基於光纖束的多通道光譜儀系統的製作方法
2023-10-17 17:23:04 4
基於光纖束的多通道光譜儀系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基於光纖束的多通道光譜儀系統，包括光纖束單元、聚焦透鏡單元、光譜單元和探測器單元；其中，所述光纖束單元，用於收集多個樣品發出的光信號或者漫反射光信號；所述聚焦透鏡單元，用於將所述光纖束單元收集的光信號或者漫反射信號匯聚到所述光譜單元的狹縫；所述光譜單元，用於將進入所述狹縫的光信號進行色散分光；所述探測器單元，用於採集色散分光後的光信號或者漫反射信號。本實用新型靈活方便，可以採集樣品多個點的光譜信息提高成像的速度。
【專利說明】
基於光纖束的多通道光譜儀系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及光譜成像技術領域，具體涉及一種基於光纖束的多通道光譜儀系統。
【背景技術】
[0002]隨著光譜成像技術在航天航空遙感成像方面的廣泛應用，例如通過飛行器搭載，可以應用於礦產與石油資源探測、水質及大氣汙染監測、精準農業和林業等領域。目前，光譜成像技術已經逐步滲透到生物醫學、藝術品防偽鑑定、食品安全監測、疾病的控制與治療等民用領域。
[0003]光譜成像技術從原理上分為多種，其中色散型成像光譜儀是最早提出並獲得實用化的成像光譜儀器，但是上述成像光譜儀器僅能夠測量的樣品有限，且樣品與光譜儀的位置比較固定影響光譜儀的使用。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種基於光纖束的多通道光譜儀系統，可以解決現有技術中無法採集樣品多個採樣點以及採樣不方便的問題。
[0005]第一方面，本實用新型提供了一種基於光纖束的多通道光譜儀系統，包括光纖束單元、聚焦透鏡單元、光譜單元和探測器單元;其中，
[0006]所述光纖束單元，用於收集多個樣品發出的光信號或者漫反射光信號；
[0007]所述聚焦透鏡單元，用於將所述光纖束單元收集的光信號或者漫反射信號匯聚到所述光譜單元的狹縫；
[0008]所述光譜單元，用於將進入所述狹縫的光信號進行色散分光；
[0009]所述探測器單元，用於採集色散分光後的光信號或者漫反射信號。
[0010]可選地，所述光纖束單元為多根光纖束在同一平面上緊密排布形成的光纖束排。
[0011]可選地，所述光纖束排的第一端的多根光纖束呈散開狀，第二端的多根光纖束粘結固定。
[0012]可選地，位於所述第一端的多根光纖束的前端安裝有物鏡。
[0013]可選地，所述探測器單元包括多列像元，每一列像素對應一列光譜曲線。
[0014]可選地，所述聚焦透鏡單元為單透鏡、組合透鏡和透鏡組合中的一種或者多種。
[0015]可選地，所述探測器單元為二維面陣探測器。
[0016]由上述技術方案可知，本實用新型將光纖的靈活性和光譜系統結合，可以同時探測多個樣品點的光譜信息。同時還兼顧了靈活性和多點成像的速度。
【附圖說明】
[0017]通過參考附圖會更加清楚的理解本實用新型的特徵和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本實用新型進行任何限制，在附圖中:
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的基於光纖束的多通道光譜儀系統原理圖；
[0019]圖2是圖1所示多通道光譜儀系統中光纖束單元的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
[0021]本實用新型實施例提供了一種基於光纖束的多通道光譜儀系統，如圖1所示，包括光纖束單元1、聚焦透鏡單元2、光譜單元3和探測器單元4;其中，
[0022]光纖束單元I，用於收集多個樣品發出的光信號或者漫反射光信號；
[0023]聚焦透鏡單元2，用於將光纖束單元I收集的光信號或者漫反射信號匯聚到光譜單元3的狹縫31 ；
[0024]光譜單元3，用於將進入狹縫31的光信號進行色散分光；
[0025]探測器單元4，用於採集色散分光後的光信號或者漫反射信號。
[0026]需要說明的是，本實用新型實施例中，光纖束單元1、聚焦透鏡單元2、光譜單元3設置在相同的光路上，探測器單元4位於光路的末端以採集色散分光後的光信號或者漫反射信號。
[0027]本實用新型實施例中光纖束單元I為多根光纖束在同一平面上緊密排布形成的光纖束排。如圖2所示，光纖束排的第一端11的多根光纖束呈散開狀，每一根光纖束包括至少兩根光纖，在每根光纖的前端安裝有物鏡112。需要說明的是，該物鏡112的尺寸需要與光纖的尺寸相適應。光纖束排的第二端12的多根光纖束緊密排列以使光線能夠呈面狀出射。
[0028]如圖1所示，本實用新型實施例中聚焦透鏡單元2可以採用單透鏡、組合透鏡和透鏡組合中的一種或者多種。實際應用中，單透鏡是指單個透鏡。組合透鏡是指幾個單透鏡按照預設位置固定後所形成的成套的透鏡，為一個整體無法分開。透鏡組合是指多個單透鏡或者多個組合透鏡相互作用形成的具有透鏡功能的組合，該透鏡組合分開後還可以按照自身的功能繼續使用。
[0029]如圖1所示，本實用新型實施例中光譜單元3包括狹縫31、稜鏡32和光柵33。狹縫31設置在位於光路上的聚焦透鏡單元2的出光方向。該狹縫31可以採用狹縫光柵實現。本實用新型實施例中稜鏡32採用兩塊，將光柵33設置上述兩塊稜鏡32的中間位置。實際應用中，上述狹縫31與上述光纖排的第二端12位於同一個光平面，這樣可以使儘可能多的光信號通過光譜單元3。
[0030]本實用新型提供的基於光纖束的多通道光譜儀系統的工作原理如下:光纖束單元I通過設置在每根光纖前端的物鏡收集來自樣品的光信號或者漫反射信號，然後將上述光信號與漫反射信號通過光纖傳導至該光纖束單元I的第二端12。位於光纖整單元的第二端12的聚焦透鏡單元2將從上述第二端12出射的光信號或者漫反射信號匯聚到光譜單元3。位於前端的稜鏡32透過狹縫31的光信號進行色散分光後透過光柵33。透過光柵33的光信號繼續透過位於後端的稜鏡32，由該稜鏡繼續色散分光後傳導到探測器單元4的表面。探測器單元包括多列像元，並且第一列像元對應一列光譜曲線。該探測器單元4將採集的色散分光後的光信號傳輸到處理單元或者顯示單元(圖中未示出)進行處理或者顯示。
[0031]本實用新型實施例中通過設置光纖束單元可以調節光纖前端的物鏡，從而可以收集多個樣品發出的光信號或者漫反射信號;通過聚焦透鏡單元的匯聚後由光譜單元進行色散分光，最後利用探測器單元採集光信號或者漫反射信號。可見，本實用新型提供的系統可以同時採集多個樣品的光信號，可以發揮光纖的靈活性，進而同時採集到多個樣品的光譜成像。
[0032]在本實用新型中，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術語「多個」指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。本實用新型實施例中，術語「左」、「右」、「上」、「下」僅是按照附圖中的位置進行說明的。
[0033]雖然結合附圖描述了本實用新型的實施方式，但是本領域技術人員可以在不脫離本實用新型的精神和範圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權利要求所限定的範圍之內。
【主權項】
1.一種基於光纖束的多通道光譜儀系統，其特徵在於，包括光纖束單元、聚焦透鏡單元、光譜單元和探測器單元;其中， 所述光纖束單元，用於收集多個樣品發出的光信號或者漫反射光信號； 所述聚焦透鏡單元，用於將所述光纖束單元收集的光信號或者漫反射信號匯聚到所述光譜單元的狹縫； 所述光譜單元，用於將進入所述狹縫的光信號進行色散分光； 所述探測器單元，用於採集色散分光後的光信號或者漫反射信號。2.根據權利要求1所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，所述光纖束單元為多根光纖束在同一平面上緊密排布形成的光纖束排。3.根據權利要求2所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，所述光纖束排的第一端的多根光纖束呈散開狀，第二端的多根光纖束粘結固定。4.根據權利要求3所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，位於所述第一端的多根光纖束的前端安裝有物鏡。5.根據權利要求1所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，所述探測器單元包括多列像元，每一列像元對應一列光譜曲線。6.根據權利要求1所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，所述聚焦透鏡單元為單透鏡、組合透鏡和透鏡組合中的一種或者多種。7.根據權利要求1所述的多通道光譜儀系統，其特徵在於，所述探測器單元為二維面陣探測器。
【文檔編號】G01N21/25GK205719258SQ201620609277
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月20日
【發明人】張立福, 張紅明, 張霞, 楊杭, 王楠
【申請人】中國科學院遙感與數字地球研究所