CN108078542A - 高精度宽视野成像光谱仪装置 - Google Patents

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黄海清
胡洁
戚进
何涛
沈健
王建星
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Shanghai Kang'ao Industrial Development Co Ltd
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Shanghai Kang'ao Industrial Development Co Ltd
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy

Abstract

本发明提供了一种高精度宽视野成像光谱仪装置，包括高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块、线阵探测器模块及中央处理器模块，高稳定均匀光源模块用于提供光源照射被测物体，光源照射被测物体后形成第一光束进入双光路透镜滤光模块；第一光束进入双光路透镜滤光模块形成第二光束进入内置遮光罩模块并被线阵探测器模块接收；电机扫描模块用于驱动双光路透镜滤光模块；中央处理器模块用于控制高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块以及线阵探测器模块。本发明结构分明、操作简单且成像精度高；本发明有效的抑制了目标信息测量过程中的噪声干扰，提高了成像精度，拓宽了成像视野。

Description

高精度宽视野成像光谱仪装置
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体地，涉及一种高精度宽视野成像光谱仪装置。
背景技术
成像光谱仪是在多光谱扫描型成像遥感器的基础上发展起来的先进的新一代光谱仪器，它利用“狭缝”将原来一直独立使用的光学成像系统和光谱获取系统有机结合成一体，能够利用光谱分光技术，获取精细光谱采样的光谱图像，可以测定出被测对象的全部吸收或反射光谱特征，直接确认和判明目标，并能做到目标的物质成份分析和理化生物性能诊断。由于成像光谱仪常用于探测距离较远，接收到目标辐射能量较弱，而在成像过程中又由于各种噪声的影响，使得目标信息淹没在噪声中而从降低了仪器的探测能力，因此如何抑制测量过程中的噪声干扰，是实现高精度宽视野成像光谱仪研制的关键技术。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度宽视野成像光谱仪装置。
根据本发明提供的一种高精度宽视野成像光谱仪装置，包括高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块、线阵探测器模块以及中央处理器模块，其中：
所述高稳定均匀光源模块用于提供光源照射被测物体，光源照射被测物体后形成第一光束进入所述双光路透镜滤光模块；
第一光束进入所述双光路透镜滤光模块形成第二光束进入内置遮光罩模块并被线阵探测器模块接收；
所述电机扫描模块用于驱动所述双光路透镜滤光模块；
所述中央处理器模块用于控制高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块以及线阵探测器模块。
优选地，所述第二光束包括两路光束；所述线阵探测器模块包括两个相同的CCD探测器；所述两路光束分别被两个相同的CCD探测器接收。
优选地，两个相同的CCD探测器的接收信号能够通过差分比较。
优选地，所述CCD探测器电连接所述中央处理器模块，所述CCD探测器能够将接收信号转化为模拟信号并传输至中央处理器模块。
优选地，所述高稳定均匀光源模块包括高精度稳压电源、发光二极管以及滤光片，所述高精度稳压电源给所述发光二极管供电；用滤光片滤波得到窄带光源，并根据发光二极管在不同波段的光强设定相应的脉冲驱动电流。
优选地，所述窄带光源在一定波长范围内输出平坦的光强，并与双光路透镜滤光模块相连，实现双光路探测。
优选地，所述电机扫描模块包括直流电源、细分电路以及步进电机，其中：所述直流电源用于步进电机供电；所述细分电路能够实现对步进电机的精密定位控制。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明结构分明、操作简单且成像精度高；
2、本发明有效的抑制了目标信息测量过程中的噪声干扰，提高了成像精度，拓宽了成像视野。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为高精度宽视野成像光谱仪装置的系统连接图；
图2为高精度宽视野成像光谱仪装置的内置遮光罩结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，根据本发明提供的一种高精度宽视野成像光谱仪装置，包括高精度稳压电源模块、步进电机模块、中央处理器模块、双光路透镜滤光模块、内置遮光罩模块、线阵探测器模块。其中：
高精度稳压电源模块包括高精度稳压电源和发光LED，高精度稳压电源给发光LED供电，通过滤光片滤波得到带宽少于10nm的窄带光源，并根据发光LED在不同波段的光强设定不同的脉冲驱动电流，在一定波长范围内实现平坦的光强输出，输出高精度稳压光源。
内置遮光罩模块设置有两个，每个内置遮光罩模块内置有一个线阵探测器。双光路透镜滤光模块用于将高精度稳压光源分为两束光束并分别进入内置遮光罩模块，其中一束光束经样品池被样品吸收后到达线阵探测器，另一束则直接到达另一个线阵探测器。一方面可以进一步减少光源稳定性对检测系统的影响。另一方面，两束光分别被两个性能相同的线阵探测器接收，通过差分比较两个线阵探测器的检测信号，可以减少由于光源波动等干扰带来的影响，保证运算输出的有效信号仍然只与样品的吸光量有关；进一步提高光电检测的性能。
进一步地，内置遮光罩模块采用高性能吸光材料进行表面镀膜处理，内置的物理方法一方面保证了设备的美观性，另一方面基于杂散光模型大幅度提升吸收效率。
所述步进电机模块包括直流电源、细分电路以及步进电机；步进电机能够驱动双光路透镜滤光模块的转动。考虑到步进电机工作稳定性，其工作电压为直流5V；细分电路将步进电机步进长度将为1/4000，保证步进电机高精度定位；步进电机规格为42mm。
更为具体的，线阵探测器电连接中央处理器模块，中央处理器模块包括数据采集模块、数据分析模块以及控制信号模块。中央处理器模块用于协调高精度稳压电源模块、双光路透镜滤光模块、步进电机模块、内置遮光罩模块以及线阵探测器模块。其中中央处理器的同步信号协调步进电机和线阵探测器；中央处理器的高速采集指令通过数据采集卡收集扫描数据并返回中央处理器。中央处理模块中的数据采集卡的频率为4000HZ，充分保证高速数据传输。数据信号线与控制信号线分别从两端引出，避免由数字电路引起干扰。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，包括高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块、线阵探测器模块以及中央处理器模块，其中：
所述高稳定均匀光源模块用于提供光源照射被测物体，光源照射被测物体后形成第一光束进入所述双光路透镜滤光模块；
第一光束进入所述双光路透镜滤光模块形成第二光束进入内置遮光罩模块并被线阵探测器模块接收；
所述电机扫描模块用于驱动所述双光路透镜滤光模块；
所述中央处理器模块用于控制高稳定均匀光源模块、双光路透镜滤光模块、电机扫描模块、内置遮光罩模块以及线阵探测器模块。
2.根据权利要求1所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，所述第二光束包括两路光束；所述线阵探测器模块包括两个相同的CCD探测器；所述两路光束分别被两个相同的CCD探测器接收。
3.根据权利要求2所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，两个相同的CCD探测器的接收信号能够通过差分比较。
4.根据权利要求2所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，所述CCD探测器电连接所述中央处理器模块，所述CCD探测器能够将接收信号转化为模拟信号并传输至中央处理器模块。
5.根据权利要求1所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，所述高稳定均匀光源模块包括高精度稳压电源、发光二极管以及滤光片，所述高精度稳压电源给所述发光二极管供电；用滤光片滤波得到窄带光源，并根据发光二极管在不同波段的光强设定相应的脉冲驱动电流。
6.根据权利要求5所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，所述窄带光源在一定波长范围内输出平坦的光强，并与双光路透镜滤光模块相连，实现双光路探测。
7.根据权利要求1所述的高精度宽视野成像光谱仪装置，其特征在于，所述电机扫描模块包括直流电源、细分电路以及步进电机，其中：所述直流电源用于步进电机供电；所述细分电路能够实现对步进电机的精密定位控制。
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