CN106017679A - 基于光纤束的多通道光谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和探测器单元；其中，所述光纤束单元，用于收集多个样品发出的光信号或者漫反射光信号；所述聚焦透镜单元，用于将所述光纤束单元收集的光信号或者漫反射信号汇聚到所述光谱单元的狭缝；所述光谱单元，用于将进入所述狭缝的光信号进行色散分光；所述探测器单元，用于采集色散分光后的光信号或者漫反射信号。本发明灵活方便，可以采集样品多个点的光谱信息提高成像的速度。
Description
技术领域
本发明涉及光谱成像技术领域，具体涉及一种基于光纤束的多通道光谱仪系统。
背景技术
随着光谱成像技术在航天航空遥感成像方面的广泛应用，例如通过飞行器搭载，可以应用于矿产与石油资源探测、水质及大气污染监测、精准农业和林业等领域。目前，光谱成像技术已经逐步渗透到生物医学、艺术品防伪鉴定、食品安全监测、疾病的控制与治疗等民用领域。
光谱成像技术从原理上分为多种，其中色散型成像光谱仪是最早提出并获得实用化的成像光谱仪器，但是上述成像光谱仪器仅能够测量的样品有限，且样品与光谱仪的位置比较固定影响光谱仪的使用。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，可以解决现有技术中无法采集样品多个采样点以及采样不方便的问题。
第一方面，本发明提供了一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和探测器单元；其中，
所述光纤束单元，用于收集多个样品发出的光信号或者漫反射光信号；
所述聚焦透镜单元，用于将所述光纤束单元收集的光信号或者漫反射信号汇聚到所述光谱单元的狭缝；
所述光谱单元，用于将进入所述狭缝的光信号进行色散分光；
所述探测器单元，用于采集色散分光后的光信号或者漫反射信号。
可选地，所述光纤束单元为多根光纤束在同一平面上紧密排布形成的光纤束排。
可选地，所述光纤束排的第一端的多根光纤束呈散开状，第二端的多根光纤束粘结固定。
可选地，位于所述第一端的多根光纤束的前端安装有物镜。
可选地，所述探测器单元包括多列像元，每一列像素对应一列光谱曲线。
可选地，所述聚焦透镜单元为单透镜、组合透镜和透镜组合中的一种或者多种。
可选地，所述探测器单元为二维面阵探测器.
由上述技术方案可知，本发明将光纤的灵活性和光谱系统结合，可以同时探测多个样品点的光谱信息。同时还兼顾了灵活性和多点成像的速度。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1是本发明实施例提供的基于光纤束的多通道光谱仪系统原理图；
图2是图1所示多通道光谱仪系统中光纤束单元的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，如图1所示，包括光纤束单元1、聚焦透镜单元2、光谱单元3和探测器单元4；其中，
光纤束单元1，用于收集多个样品发出的光信号或者漫反射光信号；
聚焦透镜单元2，用于将光纤束单元1收集的光信号或者漫反射信号汇聚到光谱单元3的狭缝31；
光谱单元3，用于将进入狭缝31的光信号进行色散分光；
探测器单元4，用于采集色散分光后的光信号或者漫反射信号。
需要说明的是，本发明实施例中，光纤束单元1、聚焦透镜单元2、光谱单元3设置在相同的光路上，探测器单元4位于光路的末端以采集色散分光后的光信号或者漫反射信号。
本发明实施例中光纤束单元1为多根光纤束在同一平面上紧密排布形成的光纤束排。如图2所示，光纤束排的第一端11的多根光纤束呈散开状，每一根光纤束包括至少两根光纤，在每根光纤的前端安装有物镜112。需要说明的是，该物镜112的尺寸需要与光纤的尺寸相适应。光纤束排的第二端12的多根光纤束紧密排列以使光线能够呈面状出射。
如图1所示，本发明实施例中聚焦透镜单元2可以采用单透镜、组合透镜和透镜组合中的一种或者多种。实际应用中，单透镜是指单个透镜。组合透镜是指几个单透镜按照预设位置固定后所形成的成套的透镜，为一个整体无法分开。透镜组合是指多个单透镜或者多个组合透镜相互作用形成的具有透镜功能的组合，该透镜组合分开后还可以按照自身的功能继续使用。
如图1所示，本发明实施例中光谱单元3包括狭缝31、棱镜32和光栅33。狭缝31设置在位于光路上的聚焦透镜单元2的出光方向。该狭缝31可以采用狭缝光栅实现。本发明实施例中棱镜32采用两块，将光栅33设置上述两块棱镜32的中间位置。实际应用中，上述狭缝31与上述光纤排的第二端12位于同一个光平面，这样可以使尽可能多的光信号通过光谱单元3。
本发明提供的基于光纤束的多通道光谱仪系统的工作原理如下：光纤束单元1通过设置在每根光纤前端的物镜收集来自样品的光信号或者漫反射信号，然后将上述光信号与漫反射信号通过光纤传导至该光纤束单元1的第二端12。位于光纤整单元的第二端12的聚焦透镜单元2将从上述第二端12出射的光信号或者漫反射信号汇聚到光谱单元3。位于前端的棱镜32透过狭缝31的光信号进行色散分光后透过光栅33。透过光栅33的光信号继续透过位于后端的棱镜32，由该棱镜继续色散分光后传导到探测器单元4的表面。探测器单元包括多列像元，并且第一列像元对应一列光谱曲线。该探测器单元4将采集的色散分光后的光信号传输到处理单元或者显示单元(图中未示出)进行处理或者显示。
本发明实施例中通过设置光纤束单元可以调节光纤前端的物镜，从而可以收集多个样品发出的光信号或者漫反射信号；通过聚焦透镜单元的汇聚后由光谱单元进行色散分光，最后利用探测器单元采集光信号或者漫反射信号。可见，本发明提供的系统可以同时采集多个样品的光信号，可以发挥光纤的灵活性，进而同时采集到多个样品的光谱成像。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。本发明实施例中，术语“左”、“右”、“上”、“下”仅是按照附图中的位置进行说明的。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (7)
1.一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，其特征在于，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和探测器单元；其中，
所述光纤束单元，用于收集多个样品发出的光信号或者漫反射光信号；
所述聚焦透镜单元，用于将所述光纤束单元收集的光信号或者漫反射信号汇聚到所述光谱单元的狭缝；
所述光谱单元，用于将进入所述狭缝的光信号进行色散分光；
所述探测器单元，用于采集色散分光后的光信号或者漫反射信号。
2.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述光纤束单元为多根光纤束在同一平面上紧密排布形成的光纤束排。
3.根据权利要求2所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述光纤束排的第一端的多根光纤束呈散开状，第二端的多根光纤束粘结固定。
4.根据权利要求3所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，位于所述第一端的多根光纤束的前端安装有物镜。
5.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述探测器单元包括多列像元，每一列像素对应一列光谱曲线。
6.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述聚焦透镜单元为单透镜、组合透镜和透镜组合中的一种或者多种。
7.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述探测器单元为二维面阵探测器。
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