DE102011083726A1 - Confocal spectrometer and method of imaging in a confocal spectrometer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein konfokales Spektrometer, mit einer breitbandigen Lichtquelle, einer vor der Lichtquelle angeordneten drehbaren ersten Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, welche dazu ausgelegt ist, das Gesichtsfeld eines abzubildenden Objekts durch die Lichtquelle zu beleuchten, einer Abbildungsoptik, welche dazu ausgelegt ist, ein Abbild der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern auf das Objekt zu fokussieren, einem Dispersionselement, welches dazu ausgelegt ist, das von dem Objekt reflektierte Licht entlang einer Dispersionsachse senkrecht zu der optischen Achse der Abbildungsoptik spektral zu dispergieren, und einer Detektoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das spektral dispergierte reflektierte Licht zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts zu erfassen. The invention relates to a confocal spectrometer, comprising a broadband light source, a rotatable first diaphragm device arranged in front of the light source, with a structured arrangement of a plurality of through holes, which is designed to illuminate the field of view of an object to be imaged by the light source, an imaging optics, which is adapted to focus an image of the structured arrangement of the plurality of through holes on the object, a dispersion element which is designed to spectrally disperse the light reflected from the object along a dispersion axis perpendicular to the optical axis of the imaging optics, and a detector device, which is adapted to detect the spectrally dispersed reflected light to produce a spectrally resolved image of the object.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein konfokales Spektrometer und ein Verfahren zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer. The present invention relates to a confocal spectrometer and a method of imaging in a confocal spectrometer.

Stand der Technik State of the art

Konfokale Spektrometer arbeiten auf der Basis optischer Systeme, welche einen gemeinsamen Fokus aufweisen. Dadurch kann eine räumlich punktweise Messung gestreuten Lichts an einem abzubildenden Objekt vorgenommen werden. Bisherige einkanalige Spektrometer nutzen in der Regel eine Zeilenkamera zur Aufnahme des Spektrums für einen Kanal. Daher ist es erst durch Rasterung der Objektoberfläche möglich, das heißt, über einen zeitlichen Scan, ein räumlich aufgelöstes Bild des Objekts zu erfassen. Confocal spectrometers work on the basis of optical systems, which have a common focus. As a result, a spatially pointwise measurement of scattered light can be made on an object to be imaged. Previous single-channel spectrometers usually use a line scan camera to record the spectrum for a channel. Therefore, it is only possible by screening the object surface, that is, to capture a spatially resolved image of the object over a temporal scan.

Mehrkanalige Spektrometer nutzen einen Kamerachip zur zeilenförmigen Abtastung einer Oberfläche, wobei eine spektrale Auflösung auf dem Kamerachip in einer Richtung senkrecht zu der räumlichen Auflösung erfolgt. Derartige Systeme sind auch als sogenannte hyperspektrale Bildgebungssysteme ("Hyperspectral Imaging") bekannt. Auch bei diesen Systemen ist eine Rasterung der Objektoberfläche zur bildgebenden Erfassung des Objekts notwendig. Multi-channel spectrometers use a camera chip for line-shaped scanning of a surface, with a spectral resolution on the camera chip in a direction perpendicular to the spatial resolution. Such systems are also known as so-called hyperspectral imaging systems. Even with these systems, a rasterization of the object surface for imaging the object is necessary.

Die Druckschrift EP 1 984 770 B1 offenbart ein konfokales Spektroskopiesystem, wobei eine Kodierung eines Profils eines Objekts über den Spektralverlauf einer polychromatischen Lichtquelle erfolgt. Dazu wird eine Abbildungsoptik mit chromatischer Aberration verwendet, um eine wellenlängenabhängige Lage des Abbildungsfokus entlang der optischen Achse zu erzeugen. The publication EP 1 984 770 B1 discloses a confocal spectroscopy system, wherein a coding of a profile of an object via the spectral profile of a polychromatic light source takes place. For this purpose, chromatic aberration imaging optics are used to produce a wavelength-dependent position of the imaging focus along the optical axis.

Die Druckschrift DE 697 300 30 T2 offenbart ein konfokales spektroskopisches Abbildungssystem, bei dem Modulatormittel zur Abbildung eines Beleuchtungsmuster auf ein abzubildendes Objekt eingesetzt werden, so dass über die Beleuchtungsmustersequenz eine räumliche Auflösung des Objekts möglich ist. The publication DE 697 300 30 T2 discloses a confocal spectroscopic imaging system in which modulator means are used to image an illumination pattern onto an object to be imaged so that spatial resolution of the object is possible over the illumination pattern sequence.

Es besteht ein Bedarf an einem bildgebenden Spektrometer, welches für ein ruhendes Objekt für jeden Bildpunkt ein Spektrum des reflektierten bzw. gestreuten Lichts zur Erzeugung eines Bildkontrastes liefert. There is a need for an imaging spectrometer that provides a spectrum of reflected light for a resting object for each pixel to produce an image contrast.

Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht daher in einem konfokalen Spektrometer, mit einer breitbandigen Lichtquelle, einer vor der Lichtquelle angeordneten drehbaren ersten Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, welche dazu ausgelegt ist, das Gesichtsfeld eines abzubildenden Objekts durch die Lichtquelle zu beleuchten, einer Abbildungsoptik, welche dazu ausgelegt ist, ein Abbild der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern auf das Objekt zu fokussieren, einem Dispersionselement, welches dazu ausgelegt ist, das von dem Objekt reflektierte Licht entlang einer Dispersionsachse senkrecht zu der optischen Achse der Abbildungsoptik spektral zu dispergieren, und einer Detektoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das spektral dispergierte reflektierte Licht zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts zu erfassen. One aspect of the present invention therefore consists in a confocal spectrometer, comprising a broadband light source, a rotatable first diaphragm device arranged in front of the light source with a structured arrangement of a multiplicity of through holes, which is designed to illuminate the field of view of an object to be imaged by the light source, imaging optics adapted to focus an image of the patterned arrangement of the plurality of through holes on the object, a dispersion element configured to spectrally disperse the light reflected from the object along a dispersion axis perpendicular to the optical axis of the imaging optics , and a detector device configured to detect the spectrally dispersed reflected light to produce a spectrally resolved image of the object.

Eine wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, eine vollständige räumliche Auflösung zeitgleich mit einer vollständig spektralen Auflösung des Bildes eines Objekts in einem Spektrometer zu ermöglichen. Dazu wird die Konfokaltechnik mit einer Abbildungsblendenvorrichtung und einer der Abbildungsblendenvorrichtung entsprechenden Detektorblendenvorrichtung eingesetzt, wobei die Blendenvorrichtungen jeweils ein strukturiert eingebrachtes Muster von Durchgangslöchern aufweisen. Dabei können unterschiedliche Blendenvorrichtungen eingesetzt werden, wenn das Dispersionselement nicht in der Abbildungsoptik angeordnet ist. Alternativ kann ein unterschiedlicher Strahlengang für einfallendes und reflektiertes Licht innerhalb der Abbildungsoptik realisiert werden, so dass die gleiche Blendenvorrichtung für Abbildung und Lichterfassung genutzt werden kann. An essential idea of the invention is to enable a complete spatial resolution at the same time as a complete spectral resolution of the image of an object in a spectrometer. For this purpose, the confocal technique is used with an imaging diaphragm device and a detector diaphragm device corresponding to the imaging diaphragm device, wherein the diaphragm devices each have a pattern of through-holes introduced in a structured manner. In this case, different diaphragm devices can be used if the dispersion element is not arranged in the imaging optics. Alternatively, a different beam path for incident and reflected light can be realized within the imaging optics, so that the same diaphragm device can be used for imaging and light detection.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Spektrometer eine drehbare zweite Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, welche der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern der ersten Blendenvorrichtung entspricht, aufweisen, wobei die zweite Blendenvorrichtung derart zwischen dem Dispersionselement und der Detektoreinrichtung angeordnet ist, so dass das von dem Objekt reflektierte, spektral dispergierte Licht konfokal durch die strukturierte Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern der zweiten Blendenvorrichtung auf die Detektoreinrichtung abgebildet wird. Vorteilhafterweise kann dabei die zweite Blendenvorrichtung zum Auswählen einer durch die Detektoreinrichtung zu erfassenden Wellenlänge des reflektierten Lichts des Objekts senkrecht zu der optischen Achse des Spektrometers verschiebbar sein. Dies ermöglicht vorteilhafterweise die mechanische Auswahl einer abzubildenden Wellenlänge des reflektierten Lichts. Dadurch können in sehr kurzer Zeit komplette räumlich und spektral aufgelöste Bilder eines Objekts konfokal erfasst werden. According to one embodiment, the spectrometer may comprise a rotatable second aperture device having a structured arrangement of a multiplicity of through holes corresponding to the structured arrangement of the plurality of through holes of the first aperture device, the second aperture device being arranged between the dispersion element and the detector device such that the spectrally dispersed light reflected from the object is confocally imaged on the detector device by the structured arrangement of the plurality of through holes of the second diaphragm device. Advantageously, the second diaphragm device can be displaceable perpendicular to the optical axis of the spectrometer for selecting a wavelength of the reflected light of the object to be detected by the detector device. This advantageously enables the mechanical selection of a wavelength of the reflected light to be imaged. As a result, complete spatially and spectrally resolved images of an object can be confocal detected in a very short time.

Gemäß einer Ausführungsform kann die erste Blendenvorrichtung und/oder die zweite Blendenvorrichtung eine Nipkow-Scheibe sein. Auf diese Weise kann eine geometrisch optimierte Ausleuchtung des gesamten Objekts ohne überlappend einfallendes Licht durch verschiedene Durchgangslöcher erfolgen. According to one embodiment, the first diaphragm device and / or the second diaphragm device may be a Nipkow disc. To this In this way, a geometrically optimized illumination of the entire object without overlapping incident light can take place through different through-holes.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Abbildungsoptik einen ersten optischen Pfad für das von der Lichtquelle auf das Objekt treffende Licht und einen zweiten optischen Pfad für das von dem Objekt reflektierte Licht aufweisen, und das Dispersionselement in dem zweiten optischen Pfad angeordnet sein. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die gleiche Blendenvorrichtung zur Abbildung des reflektierten Lichts wie zur Abbildung des einfallenden Lichts zu verwenden. Dadurch ist eine aufwändige Synchronisation mehrerer Blendenvorrichtungen nicht mehr nötig. Zudem wird dadurch eine kompakte Bauform des Spektrometers ermöglicht. According to an embodiment, the imaging optics may comprise a first optical path for the light striking the object from the light source and a second optical path for the light reflected from the object, and the dispersive element being arranged in the second optical path. This advantageously makes it possible to use the same diaphragm device for imaging the reflected light as for imaging the incident light. As a result, a complex synchronization of multiple diaphragm devices is no longer necessary. In addition, this allows a compact design of the spectrometer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die erste Blendenvorrichtung eine Vielzahl von Zylinderlinsen aufweisen, welche dazu ausgelegt sind, Licht der Lichtquelle auf die Spalte des ersten Spaltrasters abzubilden. Dies bietet den Vorteil, dass die Lichtintensität der Lichtquelle maximal ausgenutzt werden kann, da nahezu das gesamte Licht der Lichtquelle auf das Spaltraster kollimiert werden kann. According to a further embodiment, the first diaphragm device may comprise a multiplicity of cylindrical lenses which are designed to image light of the light source onto the gaps of the first slotted screen. This offers the advantage that the light intensity of the light source can be maximally exploited, since almost all the light of the light source can be collimated onto the gap grid.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Dispersionselement ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein Interferenzfilter oder einen akusto-optischen Modulator umfassen. According to a further embodiment, the dispersion element may comprise a prism, a diffraction grating, an interference filter or an acousto-optic modulator.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Detektoreinrichtung ein CCD-Sensorarray, ein CMOS-Sensorarray oder ein Avalanche-Photodiodenarray aufweisen. Dabei kann die Detektoreinrichtung dazu ausgelegt sein, reflektierte Bildpunkte des Objekts entlang einer Arrayachse spektral aufzulösen. Dies ist besonders vorteilhaft, da einzelne Bildpixel des Objekts jeweils auf ein Unterarray von Pixeln des Arrays der Detektoreinrichtung abgebildet werden können. Mithilfe dieser Unterarrays von Pixeln können dann sowohl räumlich als auch spektral aufgelöste Bilder eines Objekts erstellt werden, was besonders für medizinische bildgebende Anwendungen eine Informationsanreicherung in räumlichen Darstellungen von Objekten bedeutet. According to a further embodiment, the detector device may comprise a CCD sensor array, a CMOS sensor array or an avalanche photodiode array. In this case, the detector device can be designed to spectrally resolve reflected pixels of the object along an array axis. This is particularly advantageous since individual image pixels of the object can each be imaged onto a subarray of pixels of the array of the detector device. These subarrays of pixels can then be used to create both spatially and spectrally resolved images of an object, which, in particular for medical imaging applications, enriches the information in spatial representations of objects.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Lichtquelle eine Weißlichtquelle sein. Dadurch steht in vorteilhafterweise zu jedem Zeitpunkt der Bildgebung jede spektrale Komponente gleichermaßen im reflektierten Lichtspektrum zur Erfassung zur Verfügung. Insbesondere können dadurch verschiedene Wellenlängen des reflektierten Lichtspektrums gleichzeitig erfasst werden. According to a further embodiment, the light source may be a white light source. As a result, each spectral component is equally available for detection in the reflected light spectrum at any time during imaging. In particular, different wavelengths of the reflected light spectrum can thereby be detected simultaneously.

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer, mit den Schritten des Abbildens einer breitbandigen Lichtquelle durch eine drehbare Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, des Fokussierens der Abbildung der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern auf ein abzubildendes Objekt, des spektralen Dispergierens des durch das Objekt reflektierten Lichts mithilfe eines Dispersionselements, des Fokussierens des spektral dispergierten reflektierten Lichts auf eine drehbare Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, und des Detektierens des durch die drehbare Blendenvorrichtung tretenden reflektierten Lichts zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts. The present invention, in another aspect, provides a method of imaging in a confocal spectrometer, comprising the steps of imaging a broadband light source through a rotatable aperture device having a structured array of a plurality of through holes, focusing the image of the patterned array of the plurality of through holes an object to be imaged, spectrally dispersing the light reflected by the object by means of a dispersing element, focusing the spectrally dispersed reflected light onto a rotatable aperture device having a patterned arrangement of a plurality of through holes, and detecting the reflected light passing through the rotatable aperture device to produce a spectrally resolved image of the object.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren den Schritt des Verschiebens der drehbaren Blendenvorrichtung entlang der Dispersionsachsenrichtung zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts umfassen. Dadurch können verschiedene Wellenlängen des reflektierten Lichtspektrums gezielt während der spektroskopischen Aufnahme zur Erfassung ausgewählt werden. According to another embodiment, the method may include the step of shifting the rotatable aperture device along the dispersion axis direction to select the wavelength of the detected light. As a result, different wavelengths of the reflected light spectrum can be selectively selected during the spectroscopic recording for detection.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Verfahren den Schritt des Verschiebens des Dispersionselements senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts umfassen. Dies bietet den Vorteil, dass die Blendenvorrichtung ortsfest gehalten werden, was gerade bei rotierenden Blendenvorrichtungen erheblich konstruktive Vorteile mit sich bringt. According to an alternative embodiment, the method may comprise the step of displacing the dispersion element perpendicular to the optical axis of the spectrometer for selecting the wavelength of the detected light. This offers the advantage that the diaphragm device to be held stationary, which brings considerable structural advantages with rotating diaphragm devices.

Weitere Modifikationen und Variationen ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Further modifications and variations will be apparent from the features of the dependent claims.

Kurze Beschreibung der Figuren Brief description of the figures

Verschiedene Ausführungsformen und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben, in denen Various embodiments and embodiments of the present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG

1 eine schematische Darstellung eines konfokalen Spektrometers; 1 a schematic representation of a confocal spectrometer;

2 eine schematische Darstellung einer Blendenvorrichtung eines konfokalen Spektrometers; 2 a schematic representation of a diaphragm device of a confocal spectrometer;

3 eine schematische Darstellung einer Abbildung eines Spaltrasters auf einer Detektoreinrichtung eines konfokalen Spektrometers; 3 a schematic representation of an image of a slit grid on a detector device of a confocal spectrometer;

4 eine schematische Darstellung einer Blendenvorrichtung eines konfokalen Spektrometers; 4 a schematic representation of a diaphragm device of a confocal spectrometer;

5 eine schematische Darstellung einer Abbildung eines Spaltrasters auf einer Detektoreinrichtung eines konfokalen Spektrometers; 5 a schematic representation of an image of a slit grid on a detector device of a confocal spectrometer;

6 eine schematische Darstellung einer Blendenvorrichtung eines konfokalen Spektrometers; 6 a schematic representation of a diaphragm device of a confocal spectrometer;

7 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer; 7 a schematic representation of a method for imaging in a confocal spectrometer;

8 eine schematische Darstellung eines konfokalen Spektrometers gemäß einem Aspekt der Erfindung; 8th a schematic representation of a confocal spectrometer according to one aspect of the invention;

9 eine schematische Darstellung einer Blendenvorrichtung eines konfokalen Spektrometers gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung; 9 a schematic representation of a diaphragm device of a confocal spectrometer according to another aspect of the invention;

10 eine schematische Darstellung eines konfokalen Spektrometers gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung; und 10 a schematic representation of a confocal spectrometer according to another aspect of the invention; and

11 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung zeigt. 11 a schematic representation of a method for imaging in a confocal spectrometer according to another aspect of the invention shows.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. The described embodiments and developments can, if appropriate, combine with one another as desired. Further possible refinements, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei gleiche oder ähnlich wirkende Komponenten. Die im Folgenden verwendete Richtungsterminologie mit Begriffen wie "oben", "unten", "rechts", "links", "vorne", "hinten" und dergleichen wird lediglich zum leichteren Verständnis der Zeichnungen eingesetzt und stellt keine Beschränkung der Allgemeinheit dar. The accompanying drawings are intended to provide further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the stated advantages will become apparent with reference to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale to each other. The same reference numerals designate the same or similar components. The directional terminology used in the following with terms such as "top", "bottom", "right", "left", "front", "rear" and the like is merely used to facilitate understanding of the drawings and does not represent a restriction to the general public.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung Detailed description of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines konfokalen Spektrometers 100. Das Spektrometer 100 umfasst ein Abbildungssystem 1, welches dazu ausgelegt ist, Licht einer Lichtquelle 11 auf ein zu spektroskopierendes Objekt 16 zu fokussieren. Das Spektrometer 100 umfasst außerdem ein Detektorsystem 2, welches dazu ausgelegt ist, Licht, welches durch das Objekt 16 gestreut und/oder reflektiert wird, zu erfassen und daraus ein Bild der Objekts 16 zu erzeugen. 1 shows a schematic representation of a confocal spectrometer 100 , The spectrometer 100 includes an imaging system 1 , which is designed to light a light source 11 to an object to be spectroscoped 16 to focus. The spectrometer 100 also includes a detector system 2 , which is designed to receive light through the object 16 scattered and / or reflected, to capture and from this a picture of the object 16 to create.

Das Abbildungssystem 1 umfasst eine Lichtquelle 11. Die Lichtquelle 11 kann eine breitbandige oder auch polychromatische Lichtquelle 11 sein, das heißt, eine Lichtquelle 11 die Licht über einen weiten Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich abgibt. Beispielsweise kann die Lichtquelle 11 eine Weißlichtquelle, ein Globar, eine Nernstlampe, eine Nickel-Chrom-Wendel, eine Halogen-Gasentladungslampe, eine Xenon-Gasentladungslampe, eine Superlumineszenzdiode, eine LED oder eine ähnliche polychromatische Lichtquelle sein. Weiterhin kann der spektrale Wellenlängenbereich, den das Emissionsspektrum der Lichtquelle 11 umfasst, im UV-Bereich, im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich liegen. The imaging system 1 includes a light source 11 , The light source 11 can be a broadband or polychromatic light source 11 be, that is, a light source 11 which emits light over a wide frequency or wavelength range. For example, the light source 11 a white light source, a globar, a Nernst lamp, a nickel-chromium filament, a halogen gas discharge lamp, a xenon gas discharge lamp, a superluminescent diode, an LED or a similar polychromatic light source. Furthermore, the spectral wavelength range that the emission spectrum of the light source 11 includes, in the UV range, in the range of visible light and / or in the infrared range.

Das von der Lichtquelle 11 emittierte Licht kann über eine Linse 12 zu einem parallelen Strahlenbündel kollimiert werden und auf eine erste Blendenvorrichtung 14 gerichtet werden. Die erste Blendenvorrichtung 14 kann ein spaltförmiges bzw. schlitzförmiges Raster aufweisen. Ein Beispiel für ein derartiges spaltförmiges Raster ist schematisch in 2 dargestellt. Die erste Blendenvorrichtung 14 in 2 weist eine Struktur aus Durchgangsschlitzen 14 _k auf. Die Durchgangsschlitze können in einem spaltförmigen Muster angeordnet sein, so dass zwei benachbart gelegene Durchgangsspalte 14 _k und 14 _k+1 um einen lateralen vorbestimmten Abstand beabstandet sind. Die Anzahl der Durchgangsspalte 14 _k kann dabei beliebig groß sein. Ebenso kann die Breite der Durchgangsspalte 14 _k beliebig groß sein. Die Durchgangsspalte 14 _k können eine Länge aufweisen, welche der Länge des aufzulösenden Bereichs auf dem Objekt 16 entsprechen kann. That from the light source 11 emitted light can through a lens 12 collimated into a parallel beam and onto a first aperture device 14 be directed. The first aperture device 14 may have a slit-shaped or slot-shaped grid. An example of such a slit-shaped grid is schematically shown in FIG 2 shown. The first aperture device 14 in 2 has a structure of passage slots 14 _k on. The passage slots may be arranged in a slit pattern so that two adjacent passage gaps 14 _k and 14 _{k + 1} are spaced by a lateral predetermined distance. The number of passage gaps 14 _k can be any size. Likewise, the width of the passage column 14 _k can be any size. The passage column 14 _k may have a length which is the length of the region to be resolved on the object 16 can correspond.

Es kann in dem Abbildungssystem 1 vorgesehen sein, dass das kollimierte Licht über Zylinderlinsen 13a in einer Zylinderlinsenanordnung 13 auf die Spalte des Spaltrasters 14 _k der ersten Blendenvorrichtung 14 fokussiert werden. Dabei kann jedem Durchgangsspalt 14 _k jeweils eine der Zylinderlinsen 13a zugeordnet sein. Die Zylinderlinsenanordnung 13 kann beispielsweise integral mit der ersten Blendenvorrichtung 14 verbunden sein. Durch die Zylinderlinsen 13 kann ein höherer Anteil des Lichts der Lichtquelle 11 zur Projektion des Spaltrasters 14 _k der ersten Blendenvorrichtung 14 auf das Objekt 16 genutzt werden. It can be in the imaging system 1 be provided that the collimated light via cylindrical lenses 13a in a cylindrical lens arrangement 13 on the column of the split grid 14 _{k of} the first aperture device 14 be focused. It can be any passage gap 14 _k each one of the cylindrical lenses 13a be assigned. The cylindrical lens arrangement 13 For example, it may be integral with the first aperture device 14 be connected. Through the cylindrical lenses 13 can be a higher proportion of the light from the light source 11 for the projection of the slit grid 14 _k the first aperture device 14 on the object 16 be used.

Das die erste Blendenvorrichtung 14 passierende Licht kann über eine erste Abbildungsoptik 15 auf das Objekt 16 fokussiert werden. Dabei wird das Objekt 16 auf seiner Oberfläche auf einem Fokuspunkt 16a durch das Licht der Lichtquelle 11 beleuchtet. Die Beleuchtung erfolgt in dem Muster der Spaltstruktur der ersten Blendenvorrichtung 14. Dazu können beispielsweise eine Tubusoptik 15a sowie eine Objektivlinsenvorrichtung 15b eingesetzt werden. The first aperture device 14 Passing light can have a first imaging optics 15 on the object 16 be focused. In the process, the object becomes 16 on its surface on a focal point 16a through the light of the light source 11 illuminated. The illumination takes place in the pattern of the gap structure of the first diaphragm device 14 , This can, for example, a tube optics 15a and an objective lens device 15b be used.

Das von dem Objekt 16 gestreute bzw. reflektierte Licht wird durch die Objektivlinsenvorrichtung 15b wieder zurück in die Abbildungsoptik 15 geführt. In der Abbildungsoptik 15 kann ein Strahlteilerelement 15c angeordnet sein, welches beispielsweise ein polarisierender Strahlteiler, ein Interferenzfilter oder ein ähnliches, einen einfallenden Lichtstrahl teilendes optisches Bauelement sein kann. Das gestreute bzw. reflektierte Licht wird über einen Strahlengang mit einer optischen Achse in das Detektorsystem 2 gelenkt. That of the object 16 scattered light is transmitted through the objective lens device 15b back to the imaging optics 15 guided. In the imaging optics 15 may be a beam splitter element 15c may be arranged, which may be, for example, a polarizing beam splitter, an interference filter or a similar, an incident light beam splitting optical device. The scattered or reflected light is introduced into the detector system via a beam path with an optical axis 2 directed.

Das Detektorsystem 2 weist ein spektral dispersives Element 21 auf, welches eine spektrale Aufspaltung des breitbandig reflektierten Lichts des Objekts entlang einer Dispersionsrichtung bewirkt. Die Dispersionsrichtungsachse D kann dabei senkrecht zu der optischen Achse A stehen, so dass die spektrale Information des gestreuten bzw. reflektierten Lichts entlang der Dispersionsrichtungsachse D aufgelöst ist. Das Dispersionselement 21 kann beispielsweise ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein holografisches Gitter, ein Blazegitter, einen akusto-optischer Modulator, ein Interferenzfilter oder ein ähnliches Element aufweisen. The detector system 2 has a spectrally dispersive element 21 on, which causes a spectral splitting of the broadband reflected light of the object along a dispersion direction. The dispersion direction axis D may be perpendicular to the optical axis A, so that the spectral information of the scattered or reflected light is resolved along the dispersion direction axis D. The dispersion element 21 For example, it may comprise a prism, a diffraction grating, a holographic grating, a blaze grating, an acousto-optic modulator, an interference filter or the like.

Das spektral dispergierte Licht kann über eine Fokussierlinse 22 auf eine zweite Blendenvorrichtung 23 fokussiert werden. Die zweite Blendenvorrichtung 23 kann dabei insbesondere ein der ersten Blendenvorrichtung 14 ähnliches Spaltraster aufweisen. Das spektral dispergierte Licht wird durch die zweite Blendenvorrichtung 23 hindurch auf eine Detektoreinrichtung 24 abgebildet. The spectrally dispersed light can via a focusing lens 22 on a second aperture device 23 be focused. The second aperture device 23 can in particular one of the first aperture device 14 have similar gap grid. The spectrally dispersed light is transmitted through the second aperture device 23 through to a detector device 24 displayed.

Es kann dabei möglich sein, als Detektoreinrichtung 24 ein eindimensionales Sensorarray, beispielsweise ein CCD-Sensorarray, ein CMOS-Sensorarray, ein Avalanche-Photodioden-Array oder eine ähnliche Zeilenmatrix an lichtempfindlichen Sensorelementen aufweisen. Die Detektoreinrichtung 24 kann in diesem Fall mit der zweiten Blendenvorrichtung 23 gemeinsam entlang der Dispersionsrichtungsachse D verschoben werden, so dass durch die zweite Blendenvorrichtung 23 jeweils ein Anteil des spektral dispergierten Lichts des Dispersionselements 21 ausgewählt und auf die Detektoreinrichtung 24 abgebildet werden kann. It may be possible as a detector device 24 have a one-dimensional sensor array, for example a CCD sensor array, a CMOS sensor array, an avalanche photodiode array or a similar array of photosensitive sensor elements. The detector device 24 can in this case with the second aperture device 23 are displaced along the dispersion direction axis D, so that through the second diaphragm device 23 in each case a portion of the spectrally dispersed light of the dispersion element 21 selected and on the detector device 24 can be displayed.

Alternativ kann es auch möglich sein, keine zweite Blendenvorrichtung 23 zu verwenden. Dabei kann dann ein zweidimensionales Sensorarray, beispielsweise ein CCD-Sensorarray, ein CMOS-Sensorarray, ein Avalanche-Photodioden-Array oder eine ähnliche flächige Matrix an lichtempfindlichen Sensorelementen als Detektoreinrichtung 24 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann jede Wellenlängenanteil des spektral dispergierten Lichts entlang der Arrayachse erfasst werden, die parallel zu der Dispersionsrichtungsachse D verläuft. Dazu kann das spektral dispergierte Licht über die Fokussierlinse 22 direkt auf die Detektoreinrichtung 24 fokussiert werden. Eine beispielhafte Ausführungsform einer solchen Detektoreinrichtung 24 ist in 3 zur Veranschaulichung schematisch dargestellt. Alternatively, it may also be possible, not a second aperture device 23 to use. In this case, a two-dimensional sensor array, for example a CCD sensor array, a CMOS sensor array, an avalanche photodiode array or a similar planar matrix of photosensitive sensor elements can then be used as the detector device 24 be used. In this way, each wavelength portion of the spectrally dispersed light along the array axis parallel to the dispersion direction axis D can be detected. For this purpose, the spectrally dispersed light on the focusing lens 22 directly on the detector device 24 be focused. An exemplary embodiment of such a detector device 24 is in 3 shown schematically for illustration.

3 zeigt eine Detektoreinrichtung 24, welche ein Array 24a aus Detektorpixeln aufweist. Die Detektorpixel können dabei beispielsweise einzelne Sensorelemente des Arrays 24a umfassen. Das Strahlraster 14 _k der ersten Blendenvorrichtung 14 wird dabei konfokal auf das Detektorarray 24a abgebildet. Dabei entsteht beispielsweise ein Strahlmuster aus Spaltabbildungen 25 _k. Die gezeigten Spaltabbildungen 25 _k entsprechen dabei jeweils einer bestimmten Wellenlänge des reflektierten und spektral dispergierten Lichts. Ein Bildpunkt des Objekts 16 wird in ein Unterarray 26 _k,n des Detektorarrays 24a abgebildet. In einer Hauptspaltrichtung R erfolgt dabei eine räumliche Auflösung des Objekts 16 in vertikaler Richtung, während entlang einer Arrayachse S eine spektrale Auflösung erfolgen kann. 3 shows a detector device 24 which is an array 24a comprising detector pixels. The detector pixels can, for example, individual sensor elements of the array 24a include. The beam grid 14 _{k of} the first aperture device 14 becomes confocal on the detector array 24a displayed. This creates, for example, a beam pattern of gap images 25 _k . The shown gap images 25 _In this case, _k correspond in each case to a specific wavelength of the reflected and spectrally dispersed light. A pixel of the object 16 gets into a subarray 26 _{k, n of} the detector array 24a displayed. In a main gap direction R, a spatial resolution of the object takes place 16 in the vertical direction, while along an array axis S, a spectral resolution can take place.

Gezeigt sind in gestrichelten Umrandung zwei Nachbarpixel 26 _k+1,n und 26 _k,n+1 des Unterarrays 26 _k,n. Der Nachbarpixel 26 _k+1,n bildet dabei einen auf den Pixel 26 _k,n in lateraler räumlicher Richtung folgenden Bildpunkt des Objekts 16 ab, während der Nachbarpixel 26 _k,n+1 einen auf den Pixel 26 _k,n in vertikaler räumlicher Richtung folgenden Bildpunkt des Objekts 16 abbildet. Entlang der Arrayachse S kann innerhalb jedes Unterarrays eine spektrale Auflösung des jeweiligen Bildpunkt des Objekts 16 erfolgen, da das spektral dispersive Element 21 eine spektrale Aufspaltung des Objektbilds entlang der Dispersionsrichtungsachse D verursacht, welche beispielsweise mit der Arrayachse S zusammenfallen kann. Die Auswahl des zu bestimmenden spektralen Bereichs des reflektierten Lichts kann beispielsweise über die elektronische Ansteuerung der jeweils entlang der Arrayachse S liegenden spektral zugeordneten Pixel innerhalb der Unterarrays 26 _k,n erfolgen. Shown are in dashed border two neighboring pixels 26 _{k + 1, n} and 26 _{k, n + 1 of} the subarray 26 _{k, n} . The neighboring pixel 26 _{k + 1, n} forms one on the pixel 26 _{k, n} in the lateral spatial direction following pixel of the object 16 off while the neighbor pixel 26 _{k, n + 1} one on the pixel 26 _{k, n} in vertical spatial direction following pixel of the object 16 maps. Along the array axis S, within each subarray a spectral resolution of the respective pixel of the object 16 take place, since the spectrally dispersive element 21 causes a spectral splitting of the object image along the dispersion direction axis D, which may coincide with the array axis S, for example. The selection of the spectral range of the reflected light to be determined can be achieved, for example, via the electronic control of the spectrally associated pixels within the subarrays lying along the array axis S 26 _{k, n} take place.

Wenn eine zweite Blendenvorrichtung 23 eingesetzt wird, wird jeweils nur derjenige spektrale Teil des spektral dispergierten Lichts auf die Detektoreinrichtung 24 gelenkt, welcher dem lateralen Versatz der zweiten Blendenvorrichtung 23 entlang der Dispersionsrichtungsachse D im Bezug auf die Lage der ersten Blendenvorrichtung 13 entspricht. Mit anderen Worten, durch einen lateralen Versatz des Spaltrasters der zweiten Blendenvorrichtung 23 kann eine spektrale Auswahl des reflektierten Lichts getroffen werden, so dass nur ein Teil einer zweidimensionalen Detektoreinrichtung 24 beleuchtet wird. If a second aperture device 23 is used, only the spectral part of the spectrally dispersed light on the detector device 24 directed, which the lateral offset of the second diaphragm device 23 along the dispersion direction axis D with respect to the position of the first diaphragm device 13 equivalent. In other words, by a lateral offset of the split screen of the second aperture device 23 a spectral selection of the reflected light can be made, so that only a part of a two-dimensional detector device 24 is illuminated.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Blendenvorrichtung 23. Die zweite Blendenvorrichtung 23 kann dabei ein Spaltraster 23 _k aufweisen, welches dem Spaltraster der ersten Blendenvorrichtung 14 entsprechen kann. Durch einen lateralen Versatz um eine vorbestimmte Distanz d entlang der Dispersionsrichtungsachse D kann die zweite Blendenvorrichtung 23 einen bestimmten spektral aufgespaltenen Teil des reflektierten Lichts selektieren. Durch eine Variation des Versatzes der zweiten Blendenvorrichtung 23 um verschiedene vorbestimmte Distanzen d kann das gesamte Spektrum des gestreuten bzw. reflektierten Lichts entlang der Arrayachse S eines Unterarrays 26 _k,n des Detektorarrays 24a abgebildet werden. 4 shows a schematic representation of a second aperture device 23 , The second aperture device 23 can be a split grid 23 _k , which is the gap grid of the first aperture device 14 can correspond. By a lateral offset by a predetermined distance d along the dispersion direction axis D, the second diaphragm device 23 select a particular spectrally split part of the reflected light. By a variation of the offset of the second aperture device 23 at different predetermined distances d, the entire spectrum of the scattered or reflected light along the array axis S of a sub-array 26 _{k, n of} the detector array 24a be imaged.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Abbildung eines spektralen Anteils des Bildes des Objekts 16. Beispielsweise wird eine um eine vorbestimmte Distanz d gegenüber der ersten Blendenvorrichtung 14 lateral verschobene Blendenvorrichtung 23 ein Spaltmuster 23 _k auf dem Detektorarray 24a abbilden. Dieses Spaltmuster 23 _k ist gegenüber dem Spaltmuster 25 _k entlang der Arrayachse S verschoben und bildet gleichzeitig einen anderen spektralen Bereich des gestreuten bzw. reflektierten Lichts des Objekts auf dem Detektorarray 24a ab. Dadurch kann über die Aufweitung der Bildpunkte des Objekts 16 in Unterarrays 26 _k,n der Detektoreinrichtung 24 zugleich eine räumliche Auflösung des Objekts, das heißt, eine Bildgebung, und eine spektrale Auflösung des Objekts erfolgen. 5 shows a schematic representation of an exemplary mapping of a spectral portion of the image of the object 16 , For example, one by a predetermined distance d with respect to the first diaphragm device 14 laterally displaced diaphragm device 23 a split pattern 23 _k on the detector array 24a depict. This split pattern 23 _k is opposite to the gap pattern 25 _{k is} displaced along the array axis S and simultaneously forms another spectral region of the scattered or reflected light of the object on the detector array 24a from. This allows about the widening of the pixels of the object 16 in subarrays 26 _{k, n of} the detector device 24 at the same time a spatial resolution of the object, that is, an imaging, and a spectral resolution of the object take place.

Die spektrale Bilderfassung kann beispielsweise über eine scannende laterale Versatzbewegung der Blendenvorrichtung 23 erfolgen. Alternativ kann es möglich sein, über eine elektronische Ansteuerung der Pixel der Detektoreinrichtung 24 eine spektrale Auswahl zu treffen. The spectral image acquisition, for example, via a scanning lateral displacement movement of the aperture device 23 respectively. Alternatively, it may be possible via an electronic control of the pixels of the detector device 24 to make a spectral selection.

Für bestimmte Anwendungen, beispielsweise im medizinischen Bereich, kann es sinnvoll sein, eine Vorauswahl an aufzulösenden spektralen Bereichen zu treffen. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Blendenvorrichtung 23, welche neben einem ersten Spaltraster 23 _k ein zweites Spaltraster 27 _k aufweist, welches gegenüber dem ersten Spaltraster 23 _k um eine vorbestimmte Distanz versetzt ist. Die Anzahl der Spaltraster ist in 6 nur beispielhaft mit zwei dargestellt – es kann prinzipiell jede beliebige Anzahl von Spaltrastern zur Auswahl einer Vielzahl von aufzulösenden Wellenlängenbereichen verwendet werden. Durch die Vorauswahl der Wellenlängenbereiche ist es nicht mehr nötig, die zweite Blendenvorrichtung 23 zu bewegen, da jedes Spaltraster 23 _k und 27 _k den ihm zugewiesenen spektral dispergierten Wellenlängenbereich auf disjunkte Pixelbereiche des Detektorarrays 24a projizieren können. Auf diese Weise können beispielsweise eindimensionale Detektorarrays 24a mit hoher Lichtempfindlichkeit, wie zum Beispiel Avalanche-Photodiodenarrays eingesetzt werden, da ohnehin nur ein vorbestimmter Spaltbereich der Detektoreinrichtung 24 zur Erfassung des Lichts von dem Objekt 16 genutzt werden kann. Eine denkbare Anwendung ist die Erzielung von spektralem Kontrast zwischen gutartigem Gewebe und Tumorgewebe in der bildgebenden Gewebediagnostik. For certain applications, for example in the medical field, it may be useful to make a preselection of spectral regions to be resolved. 6 shows a schematic representation of a second aperture device 23 , which next to a first split grid 23 _k a second split grid 27 _k , which is opposite to the first gap grid 23 _{k is} offset by a predetermined distance. The number of cleavers is in 6 shown by way of example only two - it can be used in principle any number of slit scanners to select a variety of wavelength ranges to be resolved. Due to the pre-selection of the wavelength ranges, it is no longer necessary, the second aperture device 23 to move, since every split grid 23 _k and 27 _k the spectrally dispersed wavelength range assigned to it on disjoint pixel areas of the detector array 24a can project. In this way, for example, one-dimensional detector arrays 24a are used with high photosensitivity, such as avalanche photodiode arrays, since anyway only a predetermined gap region of the detector device 24 for detecting the light from the object 16 can be used. A conceivable application is the achievement of spectral contrast between benign tissue and tumor tissue in imaging tissue diagnostics.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 200 zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer, insbesondere in einem konfokalen Spektrometer 100, wie in 1 gezeigt. Das Verfahren 200 umfasst als ersten Schritt 201 ein Abbilden einer breitbandigen Lichtquelle auf eine erste Blendenvorrichtung mit einem ersten Spaltraster einer Hauptspaltrichtung zum Erzeugen eines Spaltmusters. Die Lichtquelle kann dabei beispielsweise ein Weißlichtquelle oder eine polychromatische Lichtquelle sein. Das Abbilden der Lichtquelle kann dabei derart erfolgen, dass die Lichtquelle auf die Spalte des ersten Spaltrasters mithilfe einer Vielzahl von den Spalten zugeordneten Zylinderlinsen abgebildet wird. 7 shows a schematic representation of a method 200 for imaging in a confocal spectrometer, in particular in a confocal spectrometer 100 , as in 1 shown. The procedure 200 includes as a first step 201 imaging a broadband light source onto a first aperture device having a first cleavage raster of a main cleavage direction to produce a slit pattern. The light source may be, for example, a white light source or a polychromatic light source. The imaging of the light source can take place in such a way that the light source is imaged onto the column of the first slit grid by means of a plurality of cylinder lenses assigned to the columns.

In einem zweiten Schritt 202 erfolgt ein Fokussieren des Spaltmusters auf ein abzubildendes Objekt. In einem dritten Schritt 203 erfolgt ein spektrales Dispergieren des durch das Objekt reflektierten Lichts entlang einer Dispersionsachse, welche senkrecht zu der Hauptspaltrichtung steht. Das spektrale Dispergieren kann beispielsweise mithilfe eines Prismas, eines Beugungsgitters, eines Interferenzfilters oder eines akusto-optischen Modulators durchgeführt werden. In a second step 202 the focusing pattern is focused on an object to be imaged. In a third step 203 a spectral dispersion of the light reflected by the object takes place along a dispersion axis, which is perpendicular to the main-gap direction. The spectral dispersion can be carried out for example by means of a prism, a diffraction grating, an interference filter or an acousto-optic modulator.

In einem vierten Schritt 204 kann ein Fokussieren des spektral dispergierten reflektierten Lichts auf eine Detektoreinrichtung erfolgen. Dabei kann es möglich sein, das spektral dispergierte Licht auf eine zweite Blendenvorrichtung mit einem zweiten Spaltraster der Hauptspaltrichtung des ersten Spaltrasters zu fokussieren. Es ist dabei möglich, dass ein Teilen des von dem Objekt reflektierten Lichts mit einem Strahlteilerelement aus dem Strahlengang der Abbildung des Spaltmusters erfolgt. In a fourth step 204 it is possible to focus the spectrally dispersed reflected light on a detector device. In this case, it may be possible to focus the spectrally dispersed light onto a second diaphragm device with a second fissure grid of the main gap direction of the first fission raster. It is possible that a part of the light reflected from the object with a beam splitter element from the beam path of the image of the slit pattern takes place.

In einem fünften Schritt 205 erfolgt ein Detektieren des reflektierten Lichts zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts. Das Detektieren des reflektierten Lichts kann beispielsweise mit einem zweidimensionalen CCD-Sensorarray, einem CMOS-Sensorarray oder einem Avalanche-Photodiodenarray durchgeführt werden. Dabei können die reflektierten Bildpunkte des Objekts entlang einer Arrayachse spektral aufgelöst werden. Wenn eine zweite Blendenvorrichtung verwendet wird, kann es zur Auswahl der Wellenlänge des detektierten Lichts möglich sein, die zweite Blendenvorrichtung entlang der Dispersionsachsenrichtung zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts zu verschieben. In diesem Fall kann als Detektoreinrichtung auch ein eindimensionales Sensorarray, beispielsweise ein empfindliches eindimensionales Avalanche-Photodiodenarray verwendet werden, welches mit der zweiten Blendenvorrichtung zusammen entlang der Dispersionsachsenrichtung verschoben werden kann. In a fifth step 205 the reflected light is detected to produce a spectrally resolved image of the object. The detection of the reflected light can, for example, with a two-dimensional CCD sensor array, a CMOS sensor array or an avalanche photodiode array. In this case, the reflected pixels of the object can be spectrally resolved along an array axis. When a second diaphragm device is used, to select the wavelength of the detected light, it may be possible to shift the second diaphragm device along the dispersion axis direction to select the wavelength of the detected light. In this case, a one-dimensional sensor array, for example a sensitive one-dimensional avalanche photodiode array, which can be displaced together with the second diaphragm device along the dispersion axis direction, can also be used as the detector device.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines konfokalen Spektrometers 300. Das Spektrometer 300 umfasst ein Abbildungssystem 1, welches dazu ausgelegt ist, Licht einer Lichtquelle 11 auf ein zu spektroskopierendes Objekt 16 zu fokussieren. Das Spektrometer 300 umfasst außerdem ein Detektorsystem 2, welches dazu ausgelegt ist, Licht, welches durch das Objekt 16 gestreut und/oder reflektiert wird, zu erfassen und daraus ein Bild der Objekts 16 zu erzeugen. 8th shows a schematic representation of a confocal spectrometer 300 , The spectrometer 300 includes an imaging system 1 , which is designed to light a light source 11 to an object to be spectroscoped 16 to focus. The spectrometer 300 also includes a detector system 2 , which is designed to receive light through the object 16 scattered and / or reflected, to capture and from this a picture of the object 16 to create.

Das Abbildungssystem 1 umfasst eine Lichtquelle 11. Die Lichtquelle 11 kann eine breitbandige oder auch polychromatische Lichtquelle 11 sein, das heißt, eine Lichtquelle 11 die Licht über einen weiten Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich abgibt. Beispielsweise kann die Lichtquelle 11 eine Weißlichtquelle, ein Globar, eine Nernstlampe, eine Nickel-Chrom-Wendel, eine Halogen-Gasentladungslampe, eine Xenon-Gasentladungslampe, eine Superlumineszenzdiode, eine LED oder eine ähnliche polychromatische Lichtquelle sein. Weiterhin kann der spektrale Wellenlängenbereich, den das Emissionsspektrum der Lichtquelle 11 umfasst, im UV-Bereich, im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder im Infrarotbereich liegen. The imaging system 1 includes a light source 11 , The light source 11 can be a broadband or polychromatic light source 11 be, that is, a light source 11 which emits light over a wide frequency or wavelength range. For example, the light source 11 a white light source, a globar, a Nernst lamp, a nickel-chromium filament, a halogen gas discharge lamp, a xenon gas discharge lamp, a superluminescent diode, an LED or a similar polychromatic light source. Furthermore, the spectral wavelength range that the emission spectrum of the light source 11 includes, in the UV range, in the range of visible light and / or in the infrared range.

Das von der Lichtquelle 11 emittierte Licht kann über eine Linse 12 zu einem parallelen Strahlenbündel kollimiert werden und auf eine erste Blendenvorrichtung 34 gerichtet werden. Die erste Blendenvorrichtung 34 kann eine strukturierte Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, sogenannten Pinholes aufweisen. Ein Beispiel für eine derartige strukturierte Anordnung kann eine Nipkow-Scheibe sein, wie sie beispielhaft in 9 dargestellt ist. That from the light source 11 emitted light can through a lens 12 collimated into a parallel beam and onto a first aperture device 34 be directed. The first aperture device 34 may have a structured arrangement of a plurality of through holes, so-called pinholes. An example of such a structured arrangement may be a Nipkow disc, as exemplified in FIG 9 is shown.

Die erste Blendenvorrichtung 34 in 9 ist kreisförmig und weist eine Struktur aus Durchgangslöchern 35 _k auf. Die Durchgangslöcher 35 _k können entlang kreisförmiger, konzentrischer Bahnen 36 _k unterschiedlichen Durchmessers angeordnet sein, so dass zwei benachbart gelegene Durchgangslöcher 35 _k und 35 _k+1 entlang des Umfangs der ersten Blendenvorrichtung 34 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet sind. Die Anzahl der Durchgangslöcher 35 _k kann dabei beliebig groß sein. Durch eine schnelle Drehung der ersten Blendenvorrichtung 34 kann das gesamte Objekt 16 über die gesamte Blendenvorrichtung 34 hinweg zeitlich abgescannt werden, da jeder Bildpunkt des Objekts 16 durch die gestaffelte Anordnung der Bahnen 36 _k von mindestens einem Durchgangsloch 35 _k während einer vollständigen Umdrehung der Blendenvorrichtung 34 einmal überstrichen wird. Eine Blendenvorrichtung 34 kann auch als Nipkow-Scheibe bezeichnet werden. The first aperture device 34 in 9 is circular and has a structure of through holes 35 _k on. The through holes 35 _k can along circular, concentric orbits 36 _{k of} different diameters, so that two adjacent through holes 35 _k and 35 _{k + 1} along the circumference of the first aperture device 34 are spaced by a predetermined distance. The number of through holes 35 _k can be any size. By a fast rotation of the first aperture device 34 can the entire object 16 over the entire aperture device 34 be time scanned away, since each pixel of the object 16 through the staggered arrangement of the tracks 36 _k of at least one through hole 35 _k during a complete revolution of the diaphragm device 34 once overcoated. An aperture device 34 can also be referred to as Nipkow disk.

Es kann in dem Abbildungssystem 1 vorgesehen sein, dass das kollimierte Licht über Linsen 33a in einer Linsenanordnung 33 auf die Durchgangslöcher der ersten Blendenvorrichtung 34 fokussiert werden. Dabei kann jedem Durchgangsloch 34 _k jeweils eine der Linsen 33a zugeordnet sein. Die Linsenanordnung 33 kann beispielsweise integral mit der ersten Blendenvorrichtung 34 verbunden sein. Durch die Linsen 33 kann ein höherer Anteil des Lichts der Lichtquelle 11 zur Projektion des Struktur aus Durchgangslöchern 34 _k der ersten Blendenvorrichtung 34 auf das Objekt 16 genutzt werden. It can be in the imaging system 1 be provided that the collimated light via lenses 33a in a lens arrangement 33 on the through holes of the first aperture device 34 be focused. This can be any through hole 34 _k each one of the lenses 33a be assigned. The lens arrangement 33 For example, it may be integral with the first aperture device 34 be connected. Through the lenses 33 can be a higher proportion of the light from the light source 11 for projecting the structure from through holes 34 _{k of} the first aperture device 34 on the object 16 be used.

Das die erste Blendenvorrichtung 14 passierende Licht kann über eine erste Abbildungsoptik 15 auf das Objekt 16 fokussiert werden. Dabei wird das Objekt 16 auf seiner Oberfläche auf einem Fokuspunkt 16a durch das Licht der Lichtquelle 11 beleuchtet. Die Beleuchtung erfolgt über eine Drehung der ersten Blendenvorrichtung 34 über das gesamte Gesichtsfeld des Objekts 16. Dazu können beispielsweise eine Tubusoptik 15a sowie eine Objektivlinsenvorrichtung 15b eingesetzt werden. The first aperture device 14 Passing light can have a first imaging optics 15 on the object 16 be focused. In the process, the object becomes 16 on its surface on a focal point 16a through the light of the light source 11 illuminated. The illumination takes place via a rotation of the first diaphragm device 34 over the entire field of view of the object 16 , This can, for example, a tube optics 15a and an objective lens device 15b be used.

Das von dem Objekt 16 gestreute bzw. reflektierte Licht wird durch die Objektivlinsenvorrichtung 15b wieder zurück in die Abbildungsoptik 15 geführt. In der Abbildungsoptik 15 kann ein Strahlteilerelement 15c angeordnet sein, welches beispielsweise ein polarisierender Strahlteiler, ein Interferenzfilter oder ein ähnliches, einen einfallenden Lichtstrahl teilendes optisches Bauelement sein kann. Das gestreute bzw. reflektierte Licht wird über einen Strahlengang mit einer optischen Achse A in das Detektorsystem 2 gelenkt. That of the object 16 scattered light is transmitted through the objective lens device 15b back to the imaging optics 15 guided. In the imaging optics 15 may be a beam splitter element 15c may be arranged, which may be, for example, a polarizing beam splitter, an interference filter or a similar, an incident light beam splitting optical device. The scattered or reflected light is transmitted via a beam path with an optical axis A into the detector system 2 directed.

Das Detektorsystem 2 weist ein spektral dispersives Element 41 auf, welches eine spektrale Aufspaltung des breitbandig reflektierten Lichts des Objekts entlang einer Dispersionsrichtung bewirkt. Die Dispersionsrichtungsachse D kann dabei senkrecht zu der optischen Achse A stehen, so dass die spektrale Information des gestreuten bzw. reflektierten Lichts entlang der Dispersionsrichtungsachse D aufgelöst ist. Das Dispersionselement 41 kann beispielsweise ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein holografisches Gitter, ein Blazegitter, ein akusto-optischer Modulator, ein Interferenzfilter oder ein ähnliches Element aufweisen. The detector system 2 has a spectrally dispersive element 41 on, which causes a spectral splitting of the broadband reflected light of the object along a dispersion direction. The dispersion direction axis D may be perpendicular to the optical axis A, so that the spectral information of the scattered or reflected light is resolved along the dispersion direction axis D. The dispersion element 41 can For example, a prism, a diffraction grating, a holographic grating, a blazed grating, an acousto-optic modulator, an interference filter, or a similar element.

Das spektral dispergierte Licht kann über eine Fokussierlinse 22 auf eine zweite Blendenvorrichtung 43 fokussiert werden. Die zweite Blendenvorrichtung 43 kann dabei insbesondere ein der ersten Blendenvorrichtung 34 ähnliches Durchgangslochmuster 35 _k aufweisen. Das spektral dispergierte Licht wird durch die zweite Blendenvorrichtung 43 hindurch auf eine Detektoreinrichtung 24 abgebildet. Die Detektoreinrichtung 24 kann beispielsweise ein zweidimensionales CCD-Sensorarray, ein CMOS-Sensorarray, ein Avalanche-Photodioden-Array oder ein ähnliche Matrix an lichtempfindlichen Sensorelementen aufweisen. The spectrally dispersed light can via a focusing lens 22 on a second aperture device 43 be focused. The second aperture device 43 can in particular one of the first aperture device 34 similar through hole pattern 35 _k have. The spectrally dispersed light is transmitted through the second aperture device 43 through to a detector device 24 displayed. The detector device 24 For example, it may include a two-dimensional CCD sensor array, a CMOS sensor array, an avalanche photodiode array, or a similar matrix of photosensitive sensor elements.

Die zweite Blendenvorrichtung 43 kann dabei um eine Achse B rotieren, so dass die Rotation der Durchgangslöcher mit denen der Durchgangslöcher 35 _k der ersten Blendenvorrichtung 34 übereinstimmt. Dadurch kann kann durch das Objekt 16 reflektierte bzw. gestreute konfokal mit der ersten Blendenvorrichtung 43 abgebildet werden. Dies bedeutet, dass eine Tiefenselektion erfolgen kann, da nur Bildpunkte auf dem Objekt 16, welche innerhalb der Fokustiefe des Fokuspunkts 16 liegen, durch die zweite Blendenvorrichtung 43 hindurch abgebildet werden können. The second aperture device 43 can rotate about an axis B, so that the rotation of the through holes with those of the through holes 35 _{k of} the first aperture device 34 matches. This can be done by the object 16 Reflected or scattered confocal with the first aperture device 43 be imaged. This means that depth selection can be done because only pixels on the object 16 which are within the depth of focus of the focal point 16 lie through the second aperture device 43 can be imaged through.

Durch die spektrale Dispersion des Dispersionselements 41 entlang der Dispersionsachse D kann ein lateraler Versatz der zweiten Blendenvorrichtung 43 entlang dieser Dispersionsrichtungsachse D zu einer spektralen Auswahl des konfokal erfassten Lichts des Objekts 16 erfolgen. Mit anderen Worten ist zugleich mit einer vollen lateralen Auflösung des Objekts 16 zugleich eine spektrale Auflösung des Objekts 16 möglich, indem ein lateraler Versatz zwischen der ersten Blendenvorrichtung 34 und der zweiten Blendenvorrichtung 43 mit Bezug auf die optische Achse A eingestellt wird. Due to the spectral dispersion of the dispersion element 41 along the dispersion axis D, a lateral offset of the second diaphragm device 43 along this dispersion direction axis D to a spectral selection of the confocal detected light of the object 16 respectively. In other words, it is simultaneously with a full lateral resolution of the object 16 at the same time a spectral resolution of the object 16 possible by adding a lateral offset between the first aperture device 34 and the second aperture device 43 with respect to the optical axis A is set.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, durch Manipulation des Dispersionselements 41 eine Verschiebung des Spektrums bezüglich der optischen Achse zu erreichen. Beispielsweise kann ein Prisma 41 gedreht werden, oder ein akusto-optischer Modulator 41 entsprechend angesteuert werden. Alternatively, it is also possible by manipulation of the dispersion element 41 to achieve a shift of the spectrum with respect to the optical axis. For example, a prism 41 be rotated, or an acousto-optic modulator 41 be controlled accordingly.

In 10 ist in schematischer Darstellung ein weiteres konfokales Spektrometer 400 gezeigt. Das Spektrometer 400 in 10 unterscheidet sich von dem Spektrometer 300 in 8 im Wesentlichen darin, dass die erste Blendenvorrichtung 34 als gemeinsame Beleuchtungs- und Abbildungsvorrichtung genutzt wird. Dazu ist nach der ersten Blendenvorrichtung 34 eine Abbildungsoptik 45 vorgesehen, in der durch Strahlteilerelemente 45a, 45b, 45c, 45d und Spiegelelemente 45e und 45f unterschiedliche Strahlengänge des einfallenden und reflektierten Lichts realisiert werden. In 10 is a schematic representation of another confocal spectrometer 400 shown. The spectrometer 400 in 10 is different from the spectrometer 300 in 8th essentially in that the first aperture device 34 is used as a common lighting and imaging device. This is after the first aperture device 34 an imaging optics 45 provided in the by beam splitter elements 45a . 45b . 45c . 45d and mirror elements 45e and 45f different beam paths of the incident and reflected light can be realized.

Dazu kann hinter der Linse 12 ein Polarisator 41 vorgesehen sein, welcher das von der Lichtquelle 11 ausgehende Licht linear polarisiert. Das einfallende Licht passiert die Strahlteiler 45a und 45b geradlinig, wenn diese polarisationsabhängige Strahlteiler, beispielsweise s-polarisierende Strahlteiler aufweisen. Über die p-polarisierenden Strahlteiler 45c und 45d sowie die Spiegelelemente 45e und 45f wird das einfallende Licht entlang des Strahlengangs W zu dem Objekt geleitet. Mithilfe eines Lambda/4-Plättchens 46 kann eine Phasendrehung der Polarisation um 90° erfolgen. This can be behind the lens 12 a polarizer 41 be provided, which from the light source 11 outgoing light is linearly polarized. The incident light passes through the beam splitters 45a and 45b rectilinear when these polarization-dependent beam splitters, for example, have s-polarizing beam splitters. About the p-polarizing beam splitter 45c and 45d as well as the mirror elements 45e and 45f the incident light is guided along the beam path W to the object. Using a lambda / 4 plate 46 can be a phase rotation of the polarization by 90 °.

Das von dem Objekt 16 gestreute bzw. reflektierte Licht wird durch das Lambda/4-Plättchen 46 erneut um 90° phasenverschoben, so dass das reflektierte Licht die p-polarisierenden Strahlteiler 45d und 45c ungehindert geradlinig passieren kann, und es an dem Strahlteiler 45b entlang des Strahlengangs X abgelenkt wird. Die optischen Weglängen über die Strahlengänge W und X können dabei identisch sein. Im Strahlengang X befindet sich ein spektral dispersives Element 43, beispielsweise ein Prisma, welches eine spektral Aufspaltung des reflektierten bzw. gestreuten Lichts des Objekts bewirkt. Über eine Drehung des Strahlteilers 45a kann eine spektrale Auswahl des reflektierten bzw. gestreuten Lichts vorgenommen werden, welches über die Blendenvorrichtung 34 auf einen Strahlteiler 42 geleitet und von dort durch eine Fokussierlinse 22 auf die Detektoreinrichtung 24 gelenkt wird. Alternativ kann es möglich sein, über eine Drehung des spektral dispersiven Elements 41 eine Wellenlängenselektion zur Abbildung auf die Detektoreinrichtung 24 zu erreichen. That of the object 16 scattered or reflected light is through the lambda / 4-plate 46 phase shifted again by 90 ° so that the reflected light is the p-polarizing beam splitter 45d and 45c can pass unimpeded straight, and it at the beam splitter 45b is deflected along the beam path X. The optical path lengths over the beam paths W and X can be identical. In the beam path X is a spectrally dispersive element 43 , For example, a prism, which causes a spectral splitting of the reflected or scattered light of the object. About a rotation of the beam splitter 45a a spectral selection of the reflected or scattered light can be made, which via the aperture device 34 on a beam splitter 42 directed and from there through a focusing lens 22 on the detector device 24 is steered. Alternatively, it may be possible via rotation of the spectrally dispersive element 41 a wavelength selection for imaging on the detector device 24 to reach.

11 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 500 zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer, insbesondere in einem konfokalen Spektrometer 300 oder 400, wie im Zusammenhang mit den 8 bis 10 erläutert. 11 shows a schematic representation of a method 500 for imaging in a confocal spectrometer, in particular in a confocal spectrometer 300 or 400 , as related to the 8th to 10 explained.

In einem ersten Schritt 501 erfolgt ein Abbilden einer breitbandigen Lichtquelle durch eine drehbare Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern. Die Lichtquelle kann dabei eine Weißlichtquelle oder eine polychromatische Lichtquelle umfassen. Die drehbare Blendenvorrichtung kann dabei beispielsweise eine Nipkow-Scheibe umfassen. In einem zweiten Schritt 502 erfolgt ein Fokussieren der Abbildung der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern auf ein abzubildendes Objekt. In a first step 501 Imaging of a broadband light source by a rotatable diaphragm device with a structured arrangement of a plurality of through holes. The light source may comprise a white light source or a polychromatic light source. The rotatable diaphragm device may comprise, for example, a Nipkow disc. In a second step 502 the image of the structured arrangement of the plurality of through holes is focused on an object to be imaged.

Dabei kann das Abbilden der Lichtquelle ein Abbilden der Lichtquelle auf die strukturierte Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern mithilfe einer Vielzahl von den Durchgangslöchern zugeordneten Linsen umfassen. In this case, the imaging of the light source, a mapping of the light source to the structured Arrangement of the plurality of through holes by means of a plurality of the through holes associated lenses.

In einem dritten Schritt 503 erfolgt ein spektrales Dispergieren des durch das Objekt reflektierten Lichts mithilfe eines Dispersionselements, beispielsweise eines Prismas, eines Beugungsgitters, eines Interferenzfilters oder eines akustooptischen Modulators. In einem vierten Schritt 504 erfolgt ein Fokussieren des spektral dispergierten reflektierten Lichts auf eine drehbare Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern. Dabei kann die drehbaren Blendenvorrichtung senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts verschoben werden. Alternativ kann das Dispersionselement senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts verschoben werden. In a third step 503 a spectral dispersion of the light reflected by the object takes place by means of a dispersion element, for example a prism, a diffraction grating, an interference filter or an acousto-optical modulator. In a fourth step 504 the spectrally dispersed reflected light is focused on a rotatable diaphragm device having a structured arrangement of a multiplicity of through holes. In this case, the rotatable diaphragm device can be displaced perpendicular to the optical axis of the spectrometer for selecting the wavelength of the detected light. Alternatively, the dispersion element may be displaced perpendicular to the optical axis of the spectrometer for selecting the wavelength of the detected light.

In einem fünften Schritt 505 erfolgt ein Detektieren des durch die drehbare Blendenvorrichtung tretenden reflektierten Lichts zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts. Das Detektieren des reflektierten Lichts kann mit einem CCD-Sensorarray, einem CMOS-Sensorarray oder einem Avalanche-Photodiodenarray durchgeführt werden, so dass die reflektierten Bildpunkte des Objekts entlang einer Arrayachse spektral aufgelöst werden können. In a fifth step 505 the reflected light passing through the rotatable aperture device is detected to produce a spectrally resolved image of the object. The detection of the reflected light can be carried out with a CCD sensor array, a CMOS sensor array or an avalanche photodiode array, so that the reflected pixels of the object can be spectrally resolved along an array axis.

Obschon Prinzipien, technische Effekte und Merkmale nur mit Bezug auf eine der Figuren dargestellt und erläutert worden sind, ist es jedoch ohne weiteres möglich, Ausgestaltungsvariationen und -modifikationen von einer in einer der Figuren erläuterten Ausführungsform auf jede andere der Ausführungsformen der übrigen Figuren zu übertragen. Although principles, technical effects and features have been illustrated and explained with reference to one of the figures, it is readily possible to transfer design variations and modifications from one embodiment explained in one of the figures to each of the other embodiments of the remaining figures.

Die Erfindung betrifft ein konfokales Spektrometer, mit einer breitbandigen Lichtquelle, einer vor der Lichtquelle angeordneten drehbaren ersten Blendenvorrichtung mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, welche dazu ausgelegt ist, das Gesichtsfeld eines abzubildenden Objekts durch die Lichtquelle zu beleuchten, einer Abbildungsoptik, welche dazu ausgelegt ist, ein Abbild der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern auf das Objekt zu fokussieren, einem Dispersionselement, welches dazu ausgelegt ist, das von dem Objekt reflektierte Licht entlang einer Dispersionsachse senkrecht zu der optischen Achse der Abbildungsoptik spektral zu dispergieren, und einer Detektoreinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das spektral dispergierte reflektierte Licht zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts zu erfassen. The invention relates to a confocal spectrometer, comprising a broadband light source, a rotatable first diaphragm device arranged in front of the light source, with a structured arrangement of a plurality of through holes, which is designed to illuminate the field of view of an object to be imaged by the light source, an imaging optics, which is adapted to focus an image of the structured arrangement of the plurality of through holes on the object, a dispersion element which is designed to spectrally disperse the light reflected from the object along a dispersion axis perpendicular to the optical axis of the imaging optics, and a detector device, which is adapted to detect the spectrally dispersed reflected light to produce a spectrally resolved image of the object.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• EP 1984770 B1 [0004] EP 1984770 B1 [0004]
• DE 69730030 T2 [0005] DE 69730030 T2 [0005]

Claims (15)

Konfokales Spektrometer (300; 400), mit: einer breitbandigen Lichtquelle (11); einer vor der Lichtquelle (11) angeordneten drehbaren ersten Blendenvorrichtung (34) mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k), welche dazu ausgelegt ist, das Gesichtsfeld eines abzubildenden Objekts (16) durch die Lichtquelle (11) zu beleuchten; einer Abbildungsoptik (15), welche dazu ausgelegt ist, ein Abbild der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k) auf das Objekt (16) zu fokussieren; einem Dispersionselement (21), welches dazu ausgelegt ist, das von dem Objekt (16) reflektierte Licht entlang einer Dispersionsachse senkrecht zu der optischen Achse (A) der Abbildungsoptik (15) spektral zu dispergieren; und einer Detektoreinrichtung (24), welche dazu ausgelegt ist, das spektral dispergierte reflektierte Licht zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts (16) zu erfassen. Confocal spectrometer ( 300 ; 400 ), comprising: a broadband light source ( 11 ); one in front of the light source ( 11 ) arranged rotatable first aperture device ( 34 ) having a structured arrangement of a multiplicity of through-holes ( 35 _k ), which is adapted to the visual field of an object to be imaged ( 16 ) by the light source ( 11 ) to illuminate; an imaging optics ( 15 ) which is adapted to form an image of the patterned arrangement of the plurality of through holes (Fig. 35 _k ) on the object ( 16 ) to focus; a dispersion element ( 21 ), which is adapted to that of the object ( 16 ) reflected light along a dispersion axis perpendicular to the optical axis (A) of the imaging optics ( 15 ) to disperse spectrally; and a detector device ( 24 ), which is adapted to the spectrally dispersed reflected light for generating a spectrally resolved image of the object ( 16 ) capture. Spektrometer (300) nach Anspruch 1, weiterhin mit: einer drehbaren zweiten Blendenvorrichtung (48) mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern, welche der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k) der ersten Blendenvorrichtung (34) entspricht, wobei die zweite Blendenvorrichtung (48) derart zwischen dem Dispersionselement (21) und der Detektoreinrichtung (24) angeordnet ist, so dass das von dem Objekt (16) reflektierte, spektral dispergierte Licht konfokal durch die strukturierte Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern der zweiten Blendenvorrichtung (48) auf die Detektoreinrichtung (24) abgebildet wird. Spectrometer ( 300 ) according to claim 1, further comprising: a rotatable second aperture device ( 48 ) having a structured arrangement of a multiplicity of through-holes, which corresponds to the structured arrangement of the plurality of through-holes ( 35 _k ) the first aperture device ( 34 ), wherein the second aperture device ( 48 ) between the dispersion element ( 21 ) and the detector device ( 24 ) is arranged so that the of the object ( 16 ) spectrally dispersed light confocally through the structured arrangement of the plurality of through holes of the second diaphragm device ( 48 ) on the detector device ( 24 ) is displayed. Spektrometer (300) nach Anspruch 2, wobei die zweite Blendenvorrichtung (48) zum Auswählen einer durch die Detektoreinrichtung (24) zu erfassenden Wellenlänge des reflektierten Lichts des Objekts (16) senkrecht zu der optischen Achse des Spektrometers (300; 400) verschiebbar ist. Spectrometer ( 300 ) according to claim 2, wherein the second diaphragm device ( 48 ) for selecting one by the detector means ( 24 ) to be detected wavelength of the reflected light of the object ( 16 ) perpendicular to the optical axis of the spectrometer ( 300 ; 400 ) is displaceable. Spektrometer (300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Blendenvorrichtung (34) und/oder die zweite Blendenvorrichtung (48) eine Nipkow-Scheibe ist. Spectrometer ( 300 ; 400 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the first diaphragm device ( 34 ) and / or the second aperture device ( 48 ) is a Nipkow disc. Spektrometer (400) nach Anspruch 1, wobei die Abbildungsoptik (15) einen ersten optischen Pfad (W) für das von der Lichtquelle (11) auf das Objekt (16) treffende Licht und einen zweiten optischen Pfad (X) für das von dem Objekt (16) reflektierte Licht aufweist, und wobei das Dispersionselement (43) in dem zweiten optischen Pfad (X) angeordnet ist. Spectrometer ( 400 ) according to claim 1, wherein the imaging optics ( 15 ) has a first optical path (W) for that of the light source ( 11 ) on the object ( 16 ) and a second optical path (X) for the object ( 16 ) has reflected light, and wherein the dispersion element ( 43 ) is disposed in the second optical path (X). Spektrometer (300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Dispersionselement (41; 43) ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein Interferenzfilter oder einen akustooptischen Modulator umfasst. Spectrometer ( 300 ; 400 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the dispersion element ( 41 ; 43 ) comprises a prism, a diffraction grating, an interference filter or an acousto-optic modulator. Spektrometer (300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Detektoreinrichtung (24) ein CCD-Sensorarray, ein CMOS-Sensorarray oder ein Avalanche-Photodiodenarray aufweist, und wobei die Detektoreinrichtung (24) dazu ausgelegt ist, reflektierte Bildpunkte des Objekts (16) entlang einer Arrayachse (S) spektral aufzulösen. Spectrometer ( 300 ; 400 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the detector device ( 24 ) comprises a CCD sensor array, a CMOS sensor array or an avalanche photodiode array, and wherein the detector means ( 24 ) is adapted to reflect reflected pixels of the object ( 16 ) spectrally along an array axis (S). Spektrometer (300; 400) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lichtquelle (11) eine Weißlichtquelle ist. Spectrometer ( 300 ; 400 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the light source ( 11 ) is a white light source. Verfahren (500) zur Bildgebung in einem konfokalen Spektrometer (300; 400), mit den Schritten: Abbilden (501) einer breitbandigen Lichtquelle (11) durch eine drehbare Blendenvorrichtung (34) mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern (35k); Fokussieren (502) der Abbildung der strukturierten Anordnung der Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k) auf ein abzubildendes Objekt (16); spektrales Dispergieren (503) des durch das Objekt (16) reflektierten Lichts mithilfe eines Dispersionselements (41; 43); Fokussieren (504) des spektral dispergierten reflektierten Lichts auf eine drehbare Blendenvorrichtung (34; 43) mit einer strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k); und Detektieren (505) des durch die drehbare Blendenvorrichtung (34; 43) tretenden reflektierten Lichts zum Erzeugen eines spektral aufgelösten Bildes des Objekts (16). Procedure ( 500 ) for imaging in a confocal spectrometer ( 300 ; 400 ), with the steps: mapping ( 501 ) of a broadband light source ( 11 ) by a rotatable diaphragm device ( 34 ) having a structured arrangement of a multiplicity of through-holes ( 35k ); Focusing ( 502 ) the image of the structured arrangement of the plurality of through holes ( 35 _k ) on an object to be imaged ( 16 ); spectral dispersing ( 503 ) of the object ( 16 ) reflected light using a dispersion element ( 41 ; 43 ); Focusing ( 504 ) of the spectrally dispersed reflected light onto a rotatable diaphragm device ( 34 ; 43 ) having a structured arrangement of a multiplicity of through-holes ( 35 _k ); and detecting ( 505 ) of the rotatable aperture device ( 34 ; 43 ) reflected light for generating a spectrally resolved image of the object ( 16 ). Verfahren (500) nach Anspruch 9, weiterhin mit dem Schritt: Verschieben der drehbaren Blendenvorrichtung (43) senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers (300; 400) zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts. Procedure ( 500 ) according to claim 9, further comprising the step of: moving the rotatable diaphragm device ( 43 ) perpendicular to the optical axis of the spectrometer ( 300 ; 400 ) for selecting the wavelength of the detected light. Verfahren (500) nach Anspruch 9, weiterhin mit dem Schritt: Verschieben des Dispersionselements (41; 43) senkrecht zur optischen Achse des Spektrometers (300; 400) zum Auswählen der Wellenlänge des detektierten Lichts. Procedure ( 500 ) according to claim 9, further comprising the step of: displacing the dispersion element ( 41 ; 43 ) perpendicular to the optical axis of the spectrometer ( 300 ; 400 ) for selecting the wavelength of the detected light. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Dispersionselement (41; 43) ein Prisma, ein Beugungsgitter, ein Interferenzfilter oder einen akusto-optischen Modulator umfasst. Procedure ( 500 ) according to one of claims 9 to 11, wherein the dispersion element ( 41 ; 43 ) comprises a prism, a diffraction grating, an interference filter or an acousto-optic modulator. Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Detektieren des reflektierten Lichts mit einem CCD-Sensorarray, einem CMOS-Sensorarray oder einem Avalanche-Photodiodenarray durchgeführt wird, und wobei die reflektierten Bildpunkte des Objekts (16) entlang einer Arrayachse (S) spektral aufgelöst werden. Procedure ( 500 ) according to one of claims 9 to 12, wherein the detection of the reflected light is performed with a CCD sensor array, a CMOS sensor array or an avalanche photodiode array, and wherein the reflected Pixels of the object ( 16 ) are spectrally resolved along an array axis (S). Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Abbilden (501) der Lichtquelle (11) ein Abbilden der Lichtquelle (11) auf die strukturierten Anordnung einer Vielzahl von Durchgangslöchern (35 _k) mithilfe einer Vielzahl von den Durchgangslöchern zugeordneten Zylinderlinsen (33a) umfasst. Procedure ( 500 ) according to one of claims 9 to 13, wherein the imaging ( 501 ) of the light source ( 11 ) a mapping of the light source ( 11 ) on the structured arrangement of a multiplicity of through-holes ( 35 _k ) by means of a plurality of the through holes associated cylindrical lenses ( 33a ). Verfahren (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Lichtquelle (11) eine Weißlichtquelle ist. Procedure ( 500 ) according to one of claims 9 to 14, wherein the light source ( 11 ) is a white light source.

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