CN107356331A - 可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，包括：入光狭缝、变焦组件、分光器件、反射镜和出光狭缝；其中，复色光通过入光狭缝后，经变焦组件准直射到分光器件上，光线被分光器件分光后反射重新进入变焦组件会聚，并被反射镜反射到出光狭缝，由出光狭缝上输出单色光。该光源可提供多峰值单色光，且可以直接检测光谱成像仪、光谱仪的光谱分辨率。

Description

可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源。

背景技术

光谱成像是上世纪80年代初期发展起来的一种广泛应用于科学研究、社会生产和军事等领域中的光电探测技术。光谱成像仪是通过特定的光学系统和感光元件收集目标的光谱和空间的信息。其中光谱分辨率是光谱成像仪的一个重要指标，表示仪器能够分辨出最小波长间隔的极限，被定义为仪器达到光谱响应最大值的50％时的波长宽度。

目前光谱分辨率的测试方法是利用光谱定标测得仪器的光谱响应函数，从而计算出光谱分辨率。具体方法是：利用单色仪输出单色光，单色光的带宽小于被测仪器光谱响应带宽的十分之一，记录仪器对每个波长的响应值，从而可以得到仪器的响应与单色仪输出波长的关系曲线，即光谱响应曲线。光谱响应曲线的线形为高斯型，计算光谱响应最大值的50％时的波长宽度，即光谱响应带宽，作为光谱分辨率。但是，上述方案属于间接测量，不确定度因子比较多，测量过程复杂，需要逐个波长扫描。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，可以输出一种明暗相间的光谱信号，从而实现对光谱分辨率的直接检测。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，包括：入光狭缝、变焦组件、分光器件、反射镜和出光狭缝；其中，复色光通过入光狭缝后，经变焦组件准直射到分光器件上，光线被分光器件分光后反射重新进入变焦组件会聚，并被反射镜反射到出光狭缝，由出光狭缝上输出单色光。

所述变焦组件为焦距可变的成像系统，焦距的变化不改变物像的相对位置关系，即变焦组件与入光狭缝的相对位置保持不变。

所述分光器件包括：光栅；光栅的法线与变焦组件的光轴有一可变夹角，保证反射光能够通过反射镜反射达到出光狭缝，通过改变光栅角度，实现波长可调。

所述出光狭缝宽度与入光狭缝宽度相同；出光狭缝包含多个狭缝，相邻两个狭缝的距离大于狭缝宽度。

当出光狭缝上输出的单色光进入被测光谱成像仪时，单色光的带宽被展宽，如果展宽后的带宽小于波长间隔，则被测光谱成像仪输出的信号能够分辨出不同波长的峰值位置；

通过不断调节变焦组件的焦距，使得出光狭缝上输出若干波长间隔相同的单色光，直到被测光谱成像仪无法分辨出多个峰值，则认为此时的波长间隔即为被测光谱成像仪的光谱分辨率。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，可通过光栅旋转实现波长可调，通过变焦组件实现波长间隔可调，从而输出多峰单色光，并可以直接检测光谱成像仪、光谱仪的光谱分辨率，从而简化了测量过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源的结构示意图。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1为本发明实施例提供的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源的结构示意图。如图1所示，其主要包括：入光狭缝1、变焦组件2、分光器件3、反射镜4和出光狭缝5；其中，复色光通过入光狭缝1后，经变焦组件准2直射到分光器件3上，光线被分光器件3分光后反射重新进入变焦组件2会聚，并被反射镜4反射到出光狭缝5，由出光狭缝5上输出单色光。

本发明实施例中，狭缝可以是机械狭缝，也可以是光刻狭缝。

本发明实施例中，所述变焦组件为焦距可变的成像系统，焦距的变化不改变物像的相对位置关系，即变焦组件与入光狭缝的相对位置保持不变。所述变焦组件形式不限，根据指标要求可以是不同焦距范围的、不同结构形式的、不同口径和不同视场角的变焦组件。

本发明实施例中，所述分光器件可以为光栅；光栅的法线与变焦组件的光轴有一可变夹角，保证反射光能够通过反射镜反射达到出光狭缝，通过改变光栅角度，可以改变输出波长。

本发明实施例中，所述出光狭缝宽度与入光狭缝宽度相同；出光狭缝包含多个狭缝，相邻两个狭缝的距离大于狭缝宽度(比如10倍)。不同狭缝出射光线的中心波长不同，其波长差于狭缝间的距离和变焦组件的焦距线性相关。

基于本发明实施例提供的可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源来进行光谱分辨率测量的原理如下：光栅不变的情况下，不同波长间的色散角度是不变的，色散距离只与焦距线性相关(色散距离是两个波长分开的距离)，当调节变焦组件的焦距时，出光狭缝上输出若干波长间隔相同的单色光，其带宽远小于波长间隔。当出光狭缝上输出的单色光进入被测光谱成像仪时，由于被测光谱成像仪的展宽效应，单色光的带宽被展宽，如果展宽后的带宽小于波长间隔，则被测光谱成像仪输出的信号能够分辨出不同波长的峰值位置；通过不断调节变焦组件的焦距，使得出光狭缝上输出若干波长间隔相同的单色光，直到被测光谱成像仪无法分辨出多个峰值，则认为此时的波长间隔即为被测光谱成像仪的光谱分辨率。

本领域技术人员可以理解，图1仅以双峰作为示例，在实际应用中峰的数量可根据实际情况来设定。

本发明实施例上述方案中，可通过光栅旋转实现波长可调，通过变焦组件实现波长间隔可调，从而输出多峰单色光，并可以直接检测光谱成像仪、光谱仪的光谱分辨率，从而简化了测量过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，其特征在于，包括：入光狭缝、变焦组件、分光器件、反射镜和出光狭缝；其中，复色光通过入光狭缝后，经变焦组件准直射到分光器件上，光线被分光器件分光后反射重新进入变焦组件会聚，并被反射镜反射到出光狭缝，由出光狭缝上输出单色光。

2.根据权利要求1所述的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，其特征在于，所述变焦组件为焦距可变的成像系统，焦距的变化不改变物像的相对位置关系，即变焦组件与入光狭缝的相对位置保持不变。

3.根据权利要求1所述的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，其特征在于，所述分光器件包括：光栅；光栅的法线与变焦组件的光轴有一可变夹角，保证反射光能够通过反射镜反射达到出光狭缝，通过改变光栅角度，实现波长可调。

4.根据权利要求1所述的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，其特征在于，所述出光狭缝宽度与入光狭缝宽度相同；出光狭缝包含多个狭缝，相邻两个狭缝的距离大于狭缝宽度。

5.根据权利要求1所述的一种可调多峰且实现光谱分辨率直接测量的光源，其特征在于，当出光狭缝上输出的单色光进入被测光谱成像仪时，单色光的带宽被展宽，如果展宽后的带宽小于波长间隔，则被测光谱成像仪输出的信号能够分辨出不同波长的峰值位置；

通过不断调节变焦组件的焦距，使得出光狭缝上输出若干波长间隔相同的单色光，直到被测光谱成像仪无法分辨出多个峰值，则认为此时的波长间隔即为被测光谱成像仪的光谱分辨率。