CN111007006B - 一种多光谱调制输出光源装置 - Google Patents

一种多光谱调制输出光源装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111007006B
CN111007006B CN201911166124.6A CN201911166124A CN111007006B CN 111007006 B CN111007006 B CN 111007006B CN 201911166124 A CN201911166124 A CN 201911166124A CN 111007006 B CN111007006 B CN 111007006B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
lens
wavelength
multispectral
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911166124.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111007006A (zh
Inventor
陈硕
路交
任月天
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201911166124.6A priority Critical patent/CN111007006B/zh
Publication of CN111007006A publication Critical patent/CN111007006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111007006B publication Critical patent/CN111007006B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

本发明属于光学领域，公开了一种多光谱调制输出光源装置，包括分光模块、控制模块和光耦合模块。其中，分光模块包括透镜A、光栅、透镜B及数字微镜器件，用于将复合光分光，且将不同波长的光聚焦在数字微镜器件的不同的微镜单元上；控制模块包括控制板卡及计算机，用于实现波长的编码；光耦合模块包括透镜及光纤，用于耦合多光谱调制光的输出。该方法主要通过控制数字微镜器件上各微镜单元的角度反射指定波长的光，从而实现任意单个波长及组合波长的输出。该装置的光谱透过率切换速度快且切换过程操作简单，可通过编程来控制指定的输出波长及其输出时间，可有效解决传统光源无法实现任意光谱组合输出的问题。

Description

一种多光谱调制输出光源装置
技术领域
本发明属于光学领域，涉及一种多光谱调制输出光源装置。
背景技术
在光学检测领域中，由于不同样本对不同波长的光具有选择性吸收、散射和反射效果，为了对不同样本进行准确地检测，通常需要将检测设备的光源切换至不同波长下进行探测。目前，实现不同波长输出的光源装置主要通过单色仪或滤光片转轮等方式实现。单色仪利用棱镜或光栅等色散元件将复色光分光，并利用狭缝选择指定波长的光。滤光片转轮通过载有不同的光谱透过率的滤光片，进而选择并输出复色光源中指定波长的光。然而，这些方法通常一次性只能输出单一波长，无法实现组合光谱的输出。
发明内容
针对目前现有技术中存在的不足，本发明提供了一种多光谱调制输出光源装置。该方法通过控数字微镜器件上各微镜单元的角度，不仅可以实现单一波长输出，还可进行任意光谱组合的输出，从而可针对复杂样本实现更为清晰、准确的检测。
本发明的具体技术方案为：一种多光谱调制输出光源装置，包括分光模块、控制模块和光耦合模块；其中，分光模块包括透镜A、光栅、透镜B及数字微镜器件，用于将复合光分光；控制模块包括控制板卡及计算机，用于实现波长编码；光耦合模块包括透镜组和光纤，用于耦合多光谱调制光的输出；
所述的分光模块，其特征在于，复合光光源经透镜A变为平行光束，经光栅将复色光分光后，由透镜B将不同波长的光汇聚至数字微镜器件不同的微镜单元上；其中，数字微镜器件位于透镜B的一侧焦平面上；
所述的控制模块，其特征在于，控制板卡及计算机用于控制数字微镜器件上各微镜单元的方向及持续时间，将指定波长的光在指定时间内反射至后续光耦合模块中；其中，数字微镜器件的各微镜单元可被控制处于“开”或“关”状态，控制模块通过控制指定波长所对应的微镜单元处于“开”状态及持续时间，其它微镜单元处于“关”状态，从而实现多光谱调制。
所述的光耦合模块，经数字微镜器件调制后的光，通过透镜组汇聚并耦合进光纤中，实现多光谱调制光的输出。
上述透镜组包括两个或两个以上的凸透镜。
所述的一种多光谱调制输出光源装置，通过调整入射光角度、光栅刻线密度、透镜B(4)焦距及数字微镜器件横向工作长度控制其工作波长范围。当入射光角度为θi，设定的最小工作波长为Wmin时，最大工作波长为Wmax可根据公式(1)获得，
Figure BDA0002287492770000021
其中，α为光栅刻线密度，F为透镜焦距，数字微镜器件的横向工作长度L。
所述的一种多光谱调制输出光源装置，用于控制某一波长为Wi的光所对应的微镜单元序数Ni根据公式(2)获得，
Figure BDA0002287492770000022
其中，
Figure BDA0002287492770000023
表示向下取整，α为光栅刻线密度，F为透镜焦距，d为单个微镜单元的横向工作长度，θi为入射光角度。
本发明的有益效果为：提供了一种多光谱调制输出光源装置，数字微镜器件通过控制不同位置各个微镜单元的角度，可以任意调节光谱透过率，进而实现多光谱调制光的输出。该装置还具有光谱透过率切换速度快、切换过程操作简单等优点。
附图说明
图1是本发明的光路设计图；
图中：1复合光光源；2透镜A；3光栅；4透镜B；5数字微镜器件；6透镜组；7光纤；8控制板卡；9计算机。
图2是基于一种多光谱调制输出光源装置实现的多光谱调制输出光的光谱图。(a)数字微镜器件状态一时的光谱图；(b)数字微镜器件状态二时的光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做详细说明。
实施例1
根据图1所示一种多光谱调制输出光源装置，复合光光源(1)经透镜A(2)变为平行光束，经光栅(3)将复色光分光后，由透镜B(4)将不同波长的光汇聚至数字微镜器件(5)上不同的微镜单元上。通过控制板卡(8)及计算机(9)，控制数字微镜器件(5)上各微镜单元的方向及持续时间，将指定波长的光在指定时间内反射至后续光耦合模块中透镜组(6)汇聚并耦合进光纤(7)中，进而实现多光谱调制光的输出。其中，选用的数字微镜器件的横向有效工作长度为9.8mm，共有912个微镜；选用的入射光角度为0°；选用的光栅的刻线密度为600线/毫米；选用透镜B的焦距为100mm。该多光谱调制输出光源装置可调控的波长范围为535nm～668nm。
该多光谱调制输出光源装置可实现任意波长及带宽的多光谱调制光输出。当数字微镜器件上第400～469个微镜单元为“开”状态且持续时间为2t时，可实现595nm～605nm波长范围的光输出，如图2(a)所示；当数字微镜器件上第285～312和第614～670个微镜为“开”状态时且持续时间分别为t和3t时，可分别实现578nm～582nm和626nm～634nm波长范围的光输出，如图2(b)所示。

Claims (2)

1.一种多光谱调制输出光源装置，其特征在于，包括分光模块、控制模块和光耦合模块；其中，分光模块包括透镜A(2)、光栅(3)、透镜B(4)及数字微镜器件(5)，用于将复合光分光；控制模块包括控制板卡(8)及计算机(9)，用于实现波长编码；光耦合模块包括透镜组(6)和光纤(7)，用于耦合多光谱调制光的输出；
所述的分光模块，复合光光源(1)经透镜A(2)变为平行光束，经光栅(3)将复色光分光后，由透镜B(4)将不同波长的光汇聚至数字微镜器件(5)不同的微镜单元上；其中，数字微镜器件(5)位于透镜B(4)的一侧焦平面上；
所述的控制模块，控制板卡(8)及计算机(9)用于控制数字微镜器件(5)上各微镜单元的方向及持续时间，将指定波长的光在指定时间内反射至后续光耦合模块中；其中，数字微镜器件的各微镜单元可被控制处于“开”或“关”状态，控制模块通过控制指定波长所对应的微镜单元处于“开”状态及持续时间，其它微镜单元处于“关”状态，从而实现多光谱调制；
通过调整入射光角度、光栅刻线密度、透镜B(4)焦距及数字微镜器件横向工作长度控制其工作波长范围；当入射光角度为θi，设定的最小工作波长为Wmin时，最大工作波长为Wmax根据公式(1)获得，
Figure FDA0003238298430000011
其中，α为光栅刻线密度，F为透镜焦距，数字微镜器件的横向工作长度L；用于控制某一波长为Wi的光所对应的微镜单元序数Ni根据公式(2)获得，
Figure FDA0003238298430000012
其中，
Figure FDA0003238298430000013
表示向下取整，α为光栅刻线密度，F为透镜焦距，d为单个微镜单元的横向工作长度，θi为入射光角度；
所述的光耦合模块，经数字微镜器件(5)调制后的光，通过透镜组(6)汇聚并耦合进光纤(7)中，实现多光谱调制光的输出。
2.根据权利要求1所述的一种多光谱调制输出光源装置，其特征在于，透镜组(6)包括两个或两个以上的凸透镜。
CN201911166124.6A 2019-11-25 2019-11-25 一种多光谱调制输出光源装置 Active CN111007006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911166124.6A CN111007006B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种多光谱调制输出光源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911166124.6A CN111007006B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种多光谱调制输出光源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111007006A CN111007006A (zh) 2020-04-14
CN111007006B true CN111007006B (zh) 2021-11-26

Family

ID=70112712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911166124.6A Active CN111007006B (zh) 2019-11-25 2019-11-25 一种多光谱调制输出光源装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111007006B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111504177B (zh) * 2020-04-27 2021-05-28 东北大学 一种高对比度编码显微成像系统及方法
CN111528793B (zh) * 2020-05-12 2022-06-21 宁波蓝明信息科技有限公司 一种视网膜血管光学造影成像系统及方法
CN114690328B (zh) * 2022-04-19 2023-05-26 无锡迅杰光远科技有限公司 数字可调多通道光路控制方法
CN115268096B (zh) * 2022-09-28 2023-04-21 中日友好医院(中日友好临床医学研究所) 多光谱调制输出光源装置及调制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114087A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Nano System Solutions:Kk 表面検査方法
CN203688067U (zh) * 2013-12-31 2014-07-02 苏州大学 一种数字可控光谱光源系统
CN105301769A (zh) * 2015-11-23 2016-02-03 福州大学 一种基于dmd的可编程光源系统的实现方法
CN105467597A (zh) * 2015-11-27 2016-04-06 北京振兴计量测试研究所 一种多光谱星光光源
CN206248212U (zh) * 2016-11-29 2017-06-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种光源模块及应用其的线扫描多光谱成像系统
CN206904677U (zh) * 2017-06-12 2018-01-19 中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱分布与亮度可任意调谐的光源
CN109490223A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 东北大学 一种基于可编程高光谱成像的目标探测识别系统及方法
CN109683307A (zh) * 2018-12-28 2019-04-26 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于dmd的调谐滤光装置及调谐滤光方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000314839A (ja) * 1999-04-30 2000-11-14 Olympus Optical Co Ltd レーザ走査型顕微鏡
EP2030562A3 (en) * 2003-06-06 2009-03-25 The General Hospital Corporation Process and apparatus for a wavelength tuning source
US8189191B2 (en) * 2005-07-26 2012-05-29 Tufts University Spectroscopic imaging microscopy
US20080174777A1 (en) * 2006-04-11 2008-07-24 University Of Wyoming Spectrometers using 2-dimensional microelectromechanical digital micromirror devices
US9046419B2 (en) * 2010-07-28 2015-06-02 Technion Research & Development Foundation Limited Systems and methods for spectrally encoded imaging
CN102353449B (zh) * 2011-06-20 2014-11-12 中国科学院空间科学与应用研究中心 一种极弱光多光谱成像方法及其系统
US9163929B2 (en) * 2012-08-23 2015-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Tomographic image generation apparatus having modulation and correction device and method of operating the same
US9182278B2 (en) * 2013-03-14 2015-11-10 Sciaps, Inc. Wide spectral range spectrometer
CN103256981B (zh) * 2013-04-18 2015-11-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 小型柱面镜多光栅光谱分析的光学系统
WO2016061710A1 (zh) * 2014-10-21 2016-04-28 清华大学 一种快速宽视场体全息荧光显微成像系统
US11143862B2 (en) * 2016-03-30 2021-10-12 Nikon Corporation Pattern drawing device, pattern drawing method, and method for manufacturing device
CN106441571B (zh) * 2016-11-29 2018-07-31 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种光源模块及应用其的线扫描多光谱成像系统
TWI655455B (zh) * 2017-05-22 2019-04-01 國立中央大學 激發波段可調式之時域聚焦多光子激發螢光顯微鏡系統及其激發光選擇模組
CN107144960A (zh) * 2017-06-12 2017-09-08 东北大学 一种可实现任意光谱透过率的可编程滤光片
CN108760671A (zh) * 2018-05-29 2018-11-06 上海贝高医疗科技有限公司 一种母乳红外检测装置
CN108801972A (zh) * 2018-06-25 2018-11-13 中国计量大学 一种基于数字微镜器件的傅里叶光谱仪

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007114087A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Nano System Solutions:Kk 表面検査方法
CN203688067U (zh) * 2013-12-31 2014-07-02 苏州大学 一种数字可控光谱光源系统
CN105301769A (zh) * 2015-11-23 2016-02-03 福州大学 一种基于dmd的可编程光源系统的实现方法
CN105467597A (zh) * 2015-11-27 2016-04-06 北京振兴计量测试研究所 一种多光谱星光光源
CN206248212U (zh) * 2016-11-29 2017-06-13 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 一种光源模块及应用其的线扫描多光谱成像系统
CN206904677U (zh) * 2017-06-12 2018-01-19 中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱分布与亮度可任意调谐的光源
CN109490223A (zh) * 2018-11-20 2019-03-19 东北大学 一种基于可编程高光谱成像的目标探测识别系统及方法
CN109683307A (zh) * 2018-12-28 2019-04-26 中国科学院深圳先进技术研究院 一种基于dmd的调谐滤光装置及调谐滤光方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Programmable Optical Filter With Arbitrary Transmittance for Fast Spectroscopic Imaging and Spectral Data Post-Processing;JIAO LU等;《IEEE》;20190823;正文第119296页第2段、第119297页第2段和图1-10 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111007006A (zh) 2020-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111007006B (zh) 一种多光谱调制输出光源装置
KR102338472B1 (ko) 광 가이드 광학 어셈블리
CN105229512B (zh) 使用LCoS装置并且具有减少的串扰的波长选择开关
US20070030563A1 (en) Multi-bandpass filter for projection arrangements
US8157388B2 (en) System and method for a projection display system using an optical lightguide
JPS6236610A (ja) 光学的混合／分離装置
US7542192B2 (en) Adjustable pulse-shaper
CA2280531A1 (en) F-sin (.theta.) lens system and method of use of same
CN110567580A (zh) 一种可编程滤光成像模组及其任意光谱透过率的实现方法
CN103616074B (zh) 数字微镜光栅光谱仪的波长标定方法
CN108732744A (zh) 一种mems可调光滤波器
CN109212766B (zh) 一种分光装置、波长选择开关和分光方法
JPH0693044B2 (ja) プリズム光学系及びそれを用いた情報装置
KR101264950B1 (ko) 상이한 파장을 가진 광의 결합 장치
US7403336B2 (en) Broadband imaging system and method
CN216521196U (zh) 一种具有超构透镜的舞台灯
CA1188552A (en) Device for separating radiation beams which emerge from an optical fibre
CN109100908B (zh) 照明系统及投影装置
US6831789B2 (en) Rotating periodic color-regulating module of an image display device
JPH11101923A (ja) 光学ファイバ波長マルチプレクサ−デマルチプレクサ
US7258456B2 (en) Light filtering apparatus
JP4407382B2 (ja) 光フィルタ装置
CN205785520U (zh) 一种基于旋转滤光片的单色器
CN112413421A (zh) 基于白光超连续谱激光的激光照明装置
CN110673351A (zh) 一种可设置不同分光比的保偏薄膜激光分光系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant