CN111678868A - 一种多光路切换装置、方法及光谱检测装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种多光路切换装置、方法及光谱检测装置，多光路切换装置通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；最后，通过光路接收装置接收并传递多个第二反射光路。因为每一路光路都是独立进行全反射，因此实现了同时精确获取多光路信息，解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

Description

一种多光路切换装置、方法及光谱检测装置

技术领域

本申请属于光谱检测技术领域，具体地，涉及一种多光路切换装置、方法及光谱检测装置。

背景技术

光谱分析技术是通过光信号来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量的方法，光谱含有许多信息，我们可以从光谱中认识世界。光谱主要是指光的谱线，是复色光经过色散系统，如棱镜、光栅分光后，被色散开的单色光按波长或频率大小而依次排列的图案为光学频谱。光谱中波长最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。其中光的传递有多种形式，光纤的传递是现代科技最普遍的传递方式，光纤可以把近红外与红外光进行距离传输到相应的光谱仪中，然后通过光谱分析，再经过软件呈现结果。

由于现代技术的限制，单一的光谱仪只有一个输入光路，不能实现多个光路信息的输入，或者有些光谱仪将多个光路同时输入后，需要根据光的信息的不同，分别依次进入光谱仪中，单一分析该光路信息，会隐藏单一光路的光谱信息，单一光路即是一个光路，光谱信息即从光谱检测角度来说，即光谱曲线在不同波段范围内包含多种信息，这些信息可以用于鉴定一些材料或物质，又或者可以定性定量分析材质。

目前，实现多个光路信息输入的方法中，分别有分叉光纤、单根光纤切换、多光谱仪等方案。分叉光纤方案就是把多根光纤合束到一个光纤端面，并通过该端面把多个光路信息送进光谱仪中，但每个光路进入光谱仪的光路波段与其他光路相比存在偏移，不适合获得更精确的光谱信息。所谓光路偏移，即相对与两条光路的光谱曲线进行比值来说的。即对于同一个物质的光谱信息采用两条光路进行采集，得到两个光谱曲线，然后该两条光谱曲线在波段范围(横坐标)显示的曲线(纵坐标曲线)，存在不同。简单的说即两条光谱曲线在某个波段范围内的曲线形状不一致，存在差异。

单根光纤切换方案是指利用电机转动，带动单根光纤转动到某个光路通道，并把该光路的信息依次送入光谱仪中进行分析，该方案不可避免的是带来光强度的损耗，需要更高的积分时间来达到光谱信息观测的需要。多光谱仪方案是采用多个光谱仪来获得多个光路信息，并通过软件整合光路信息，需要多界面或单界面显示多个光路的信息，该技术方案价格昂贵，技术要求高，是上述方案最不可取的一种技术方案。

因此，现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息，进而不能同时得到精确的光谱分析信息。

发明内容

本发明提出了一种多光路切换装置、方法及光谱检测装置，旨在解决现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种多光路切换装置，具体包括：

多个第一棱镜：用于接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

第二棱镜装置：包括第二棱镜，用于通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并将多个光路全反射为多个第二反射光路；

棱镜控制装置：用于驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；

光路接收装置：用于接收并传递多个第二反射光路。

可选地，

第二棱镜装置还包括棱镜轴，棱镜轴连接棱镜控制装置进行旋转并带动第二棱镜进行旋转，旋转轴的轴方向与多个输入光路方向平行；相应的，

多个第一棱镜围绕旋转轴均匀设置于第二棱镜周边。

可选地，

棱镜轴沿旋转轴方向设置有轴通孔，第二棱镜设置于轴通孔处，第二棱镜全反射的第二反射光路通过轴通孔传递出去。

可选地，多个第一棱镜数目为偶数。

可选地，第二棱镜为矩形的粘合棱镜，所述粘合棱镜由两块等腰直角棱镜粘合而成，所述第二棱镜沿所述第二反射光路方向进行正向全反射以及反向全反射，正向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相同，反向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相反。

可选地，光路接收装置包括正向光路接收光纤准直镜和反向光路接收光纤准直镜，正向光纤准直镜接收正向全反射方向的第二反射光路，反向光纤准直镜接收反向全反射方向的第二反射光路。

可选地，

棱镜控制装置具体包括：

棱镜控制器：用于接收控制指令生成棱镜驱动指令；

电机：用于根据驱动指令驱动同步轮进行运动；

同步轮：用于连接第二棱镜装置，并带动第二棱镜装置进行运动。

可选地，同步轮设置有轮通孔，第二棱镜装置的棱镜轴的一端设置于轮通孔内侧。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种多光路光谱检测装置，具体包括：

以上任一项所述的多光路切换装置；以及

至少一个光谱仪。

根据本申请实施例的第三个方面，提供了一种多光路检测方法，包括以下步骤：

接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

改变第二棱镜角度，依次接收多个第一反射光路，并将多个光路全反射为多个第二反射光路；

驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；

接收并传递多个第二反射光路。

可选地，第二反射光路包括正向全反射的第二反射光路和反向全反射的第二反射光路，正向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相同，反向全反射的第二反射光路与输入光路方向相反。

采用本申请实施例中的多光路切换装置、方法及光谱检测装置，通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；最后，通过光路接收装置接收并传递多个第二反射光路。因为每一路光路都是独立进行全反射，因此实现了同时精确获取多光路信息，解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1中示出了根据本申请实施例的一种多光路切换装置的结构示意图；

图2中示出了根据本申请另一实施例的多光路切换装置的结构示意图；

图3示出了根据本申请实施例的矩形粘合棱镜光路反射原理图；

图4中示出了根据本申请实施例的第二棱镜装置与棱镜控制装置的结构示意图；

图5中示出了根据图4中的第二棱镜装置的轴剖面结构示意图；

图6中示出了根据本申请另一实施例的多光路切换装置的光路原理图；

图7中示出了根据图2中多光路切换装置的端板的结构示意图；

图8中示出了根据本申请实施例的多光路光谱检测装置的结构示意图；

图9中示出了根据本申请实施例的一种多光路切换方法的步骤示意图。

具体实施方式

在实现本申请的过程中，发明人发现由于现代技术的限制，单一的光谱仪只有一个输入光路，不能实现多个光路信息的输入，或者有些光谱仪将多个光路同时输入后，需要根据光的信息的不同，分别依次进入光谱仪中，单一分析该光路信息；可以实现多个光路信息输入的方法中，分别有分叉光纤、单根光纤切换、多光谱仪等方案，但这些方案要么实质是单一光谱仪的叠加，要么通过损失光路精度实现。因此现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息，进而存在不能同时得到精确的光谱分析信息的问题。

针对上述问题，本申请实施例中提供了一种多光路切换装置，通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜位置或者角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行位置或者角度改变；最后，通过光路接收装置接收多个第二反射光路，实现多光路输入和检测。所谓偏移相对两条光路来说的，因为每一路光路都是独立进行全反射，每条光路相互独立，不会产生不同光路的干扰现象，可以实现精确获取光路的信息。因此实现了同时精确获取多光路信息。解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

本申请应用棱镜反射原理，通过电机带动棱镜转动到某个位置接收对应的另一个棱镜的反射光来实现通过单个接收光路接收多个输入光路的目的，具体地的说，本申请通过控制电机的旋转，带动棱镜进行相应的动作来接收不同位置的棱镜传递过来的光，进而使得一台或两台具有一个输入光路通道的超高光谱仪来接收多个输入通道的光谱数据。本申请优于分叉光纤、单根光纤切换和多光谱仪方案，即不存在光路对比的偏移，又可以减少光路的损耗，其价格低廉，体积小，易于安装，更符合市场的需求。

本申请旨在提供一套光通过量高，且能够稳定运行的多光路切换装置，解决了光信号在传输过程中的不稳定性和单一性的问题，最大限度的提高光学仪器的效率。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

图1中示出了根据本申请实施例的一种多光路切换装置的结构示意图。

如图1所示，本实施例的多光路切换装置，具体包括：

多个第一棱镜10：用于接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

第二棱镜装置20：包括第二棱镜21，用于通过改变第二棱镜21角度依次接收多个第一反射光路，并将多个光路全反射为多个第二反射光路；

棱镜控制装置30：用于驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；

光路接收装置40：用于接收并传递多个第二反射光路。

具体的，

第二棱镜装置20还包括棱镜轴22，棱镜轴22连接棱镜控制装置进行旋转并带动第二棱镜进行旋转，旋转轴的轴方向与多个输入光路方向平行；相应的，多个第一棱镜10围绕旋转轴均匀设置于第二棱镜21周边。

具体的，棱镜轴22沿轴方向设置有轴通孔，第二棱镜21设置于轴通孔处，并靠近棱镜轴22中部，第二棱镜全反射的第二反射光路通过轴通孔向第二棱镜21两侧传递出去。

另一实施例中，棱镜控制装置30具体包括：

棱镜控制器31：用于接收控制指令生成棱镜驱动指令；

电机32：用于根据棱镜驱动指令驱动同步轮33进行运动；

同步轮33：用于连接第二棱镜装置20，并带动第二棱镜装置20沿旋转轴进行旋转运动。

具体的，同步轮33设置有轮通孔，第二棱镜装置20的棱镜轴22的一端设置于轮通孔内侧，从而在同步轮33的转动下带动第二棱镜装置20的棱镜轴22进行旋转，进而带动第二棱镜21进行旋转运动。

图2中示出了根据本申请另一实施例的一种多光路切换装置的结构示意图。

如图2所示，本实施例中的多光路切换装置包括棱镜控制器31、电机32、同步轮33、棱镜轴22、第二棱镜21、光纤准直镜。本实施例中还包括端板，端板用于固定棱镜、电机、齿形轮和光纤准直镜等一些配件。多个第一棱镜10的数目为n个，其中n是大于等于2的偶数，相应的，即在端板n个不同的位置固定有n块棱镜。

具体的，棱镜控制器31采用SMCD01电机控制驱动器。SMCD01电机控制驱动器集控制与驱动于一体，可以控制电机进行相应动作。电机32采用步进电机带动棱镜轴22旋转运动，步进电机具有良好的精度可靠性和误差不累积的特点。

其中，步进电机32装有小同步轮321，小同步轮321通过同步带动大同步轮运行，大同步轮即上文中的同步轮33，从而可以保证棱镜轴的旋转精度，保证第二棱镜的旋转角度，避免误差的产生。

本申请的多光路切换装置基于棱镜全反射原理，采用两块棱镜，即通过第一棱镜10和第二棱镜21实现一个光路的传递。

光纤准直镜由SMA905接口、平凸透镜和外围机械结构组成，光纤连接光纤准直镜后，其发散出来的光会被平凸透镜聚焦形成平行光，平行光在短距离传送中会有微小的发散。光纤准直镜将聚焦的平行光传递到第一棱镜10上，平行光经过第一棱镜10全反射传递到棱镜轴22上的第二棱镜21，再经过第二棱镜21全反射出去，最后被光路接收装置40接收处理，从而实现一个光路的完整传递。

进一步的，

第二棱镜21为矩形的粘合棱镜，粘合棱镜由两块等腰直角棱镜粘合而成，其直角等腰棱镜基于光的全反射原理能将光的方向偏转90°。第二棱镜21的两块棱镜在棱镜轴22旋转带动下进行旋转，在旋转到180°时，可以在原第二反射光路基础上进行反向全反射。实现了将同一位置的第一棱镜10处全反射的光路进行光信号在X轴的正反两个方向传递。即，第二棱镜21实现了沿所述第二反射光路方向进行正向全反射以及反向全反射。正向全反射的第二反射光路与第一棱镜21的输入光路方向相同，反向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相反。

相应的，光路接收装置40包括正向光路接收光纤准直镜和反向光路接收光纤准直镜，正向光纤准直镜接收正向全反射方向的第二反射光路，反向光纤准直镜接收反向全反射方向的第二反射光路。

图3示出了根据本申请实施例的矩形粘合棱镜光路反射原理图。

如图3所示，粘合棱镜是由两块直角等腰棱镜粘合而成的正方矩形，其特点在于，具有两个棱镜反射面，反射A和反射面B。第一棱镜10的第一反射光路方向作为Y轴，第二棱镜21的第二反射光路方向为X轴，当Y轴的光信号传递过来时，粘合棱镜的反射面A接收光信号，并沿X轴正方向进行全反射出去；将粘合棱镜旋转180°后，Y轴传递过来的光信号被反射面B接收，并沿X轴的反方向全反射出去，从而实现了同一个位置的第一棱镜10接收的一个输入光路在X轴正向与反向的双向输出。

图4中示出了根据本申请实施例的第二棱镜装置与棱镜控制装置的结构示意图。图5中示出了根据图4中的第二棱镜装置的轴剖面示意结构图。

如图3所示，大同步轮33、棱镜轴22均在中间位置开有通孔，大同步轮上固定有棱镜轴22，棱镜轴22装有正方体的粘合棱镜，棱镜轴与大同步轮的通孔相通，以便于粘合棱镜反射过来的光信号被通孔内的光纤准直镜接收，并传递出去。

本申请的多光路切换装置通过电机32旋转带动小同步轮运动，同步带带动大同步轮减速运动，其固定在大同步轮上的棱镜轴22做相应旋转运动，从而使棱镜轴22上的粘合棱镜接收不同位置的第一棱镜10反射来的第一反射光路光信号，并使光信号进行X轴正向或反向的双向传递。

图6中示出了根据本申请另一实施例的多光路切换装置的光路原理图。

为进一步说明的，如图6所示，使用粘合棱镜进行光路双向传递的光路原理图。本申请基于两块棱镜进行单个光路的传递，光信号经过光纤准直镜1传递到固定的第一棱镜10上，经过第一棱镜10的全反射，其光信号平行传递到棱镜轴22上的正方体粘合棱镜，然后光信号通过正方体粘合棱镜全反射传递给正向光纤准直镜或者反向光纤准直镜，并通过光纤准直镜传递出去。

本申请通过两块棱镜的反射原理可以实现单个光路正向与反向输出的切换。光路正向与反向的输出是相对于光路的输入来划分的。所谓正向光路的输出，其光信号从光纤准直镜1进入，并传递到固定的第一棱镜10上，再经过反射传递到棱镜轴22的粘合棱镜上，该位置的粘合棱镜未进行旋转运动，其光信号被粘合棱镜反射面A全反射到正向光纤准直镜上，最后光信号被切换器正向传递出去；光信号反向的输出，即棱镜轴带动粘合棱镜旋转180℃后，其第一棱镜10传递过来的光斑就被粘合棱镜的反射面B全反射传递到反向光纤准直镜上，最后光信号被传递出去，从而实现一个反向光路的传递。

图7中示出了根据图2中多光路切换装置的端板的结构示意图。

本申请实施例的多光路切换装置通过端板固定棱镜及光纤准直镜等多光路切换装置在n(n为大于或等于2的偶数)个不同位置相应固定有n块第一棱镜10，第一棱镜10均匀分布，且每个位置相应的固定有光纤准直镜。为了实现多个光路的分时传递，将棱镜轴22上的粘合棱镜进行角度切换，运动到某一个位置时，接收该位置的第一棱镜10传递来的光信号，然后棱镜轴22上的粘合棱镜把光信号全反射出去。同理棱镜轴22上的粘合棱镜分时运动到n个不同位置来接收n个位置传递来的光信号，从而实现多个光路的输入与输出。

本实施例中，如图7所示，多个第一棱镜10的数目为八个，相应的，即在端板八个不同的位置固定有八块棱镜。该八个位置的棱镜均匀分布，并两两对称。然后，通过棱镜轴22旋转带动其上的粘合棱镜进行旋转，从而接收不同位置的第一棱镜10的光信号并全反射传递出去。

具体的，端板采用矩形设计，图7(b)为端板的侧面结构示意图，图7(a)为端板第一端面，第一个端面设计有圆形凸台，该圆形凸台开有八个对应阵列的方形孔来固定八个第一棱镜10的一端，第一棱镜10的另一端延伸至所述第二棱镜21周边附近，这样可以使第一棱镜10进行微调，以便达到最高的光路传输精度。图7(c)为端板第二端面，第二端面与第一端面相对应，第二端面相对应第一端面的方形孔的八个位置处开有圆形孔1-8，用于固定八个输入光纤准直镜，圆形孔与方形孔形成通孔。端板的中心位置开有固定反向接收光纤准直镜的圆形孔9，以便实现反向光路的输出。不同光路的光信号经过光纤准直镜后，并通过对应位置的第一棱镜10反射到棱镜轴上的粘合棱镜上，并把光信号反射到正向或反向的光纤准直镜，从而实现光信号的传递。

本申请实施例中提供的多光路切换装置通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；最后，通过光路接收装置接收多个第二反射光路，实现多光路输入和检测。因为每一路光路都是独立进行全反射，因此实现了同时精确获取多光路信息。同时，减少了光信号在传递过程的损失，提高了光路精度。解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

本申请的多光路切换装置通过电机带动棱镜转动到某个位置接收对应的另一个棱镜的反射光来实现通过单个接收光路接收多个输入光路的目的，具体地的说，通过控制电机的旋转，带动棱镜进行相应的动作来接收不同位置的棱镜传递过来的光，进而使得一台或两台具有一个输入光路通道的超高光谱仪来接收多个输入通道的光谱数据。

本申请的多光路切换装置的第二棱镜21为矩形的粘合棱镜，由两块等腰直角棱镜粘合而成，在第二棱镜21旋转接收不同位置第一棱镜10的反射光路时，当第二棱镜21旋转180°时，可以在原第二反射光路基础上进行反向。实现将同一位置的第一棱镜10处全反射的光路进行光信号在X轴的正反两个方向传递。

本申请优于分叉光纤、单根光纤切换和多光谱仪方案，即不存在光路对比的偏移，又可以减少光路的损耗，其价格低廉，体积小，易于安装，更符合市场的需求。

本申请旨在提供一套光通过量高，且能够稳定运行的多光路切换装置，解决了光信号在传输过程中的不稳定性和单一性的问题，最大限度的提高光学仪器的效率。

实施例2

图8中示出了根据本申请实施例的多光路光谱检测装置的结构示意图。

如图8所示，本实施例的多光路光谱检测装置，具体包括：实施例1中的多光路切换装置以及至少一个光谱仪。其中，关于多光路切换装置的具体介绍请详见实施例1。

如图8所示，本申请实施例1的多光路切换装置1主要应用于光谱检测领域，本申请可以通过一台具有单个输入的通道的超高光谱仪在X轴正向或反向接收不同输入通道传递过来的光信号。本实施例中，通过两台超高光谱仪分时接收多个相同的输入通道的光信号，以减少采用不同光纤所带来的误差。

具体的，多光路切换装置1可以在正向与反向同时连接两台超高光谱仪，亦可以正向或反向连接一台超高光谱仪。其中电机带动同步轮减速运动，从而棱镜轴22上的粘合棱镜运动到输入光路1的第一棱镜10位置，即光谱仪2可以接收输入光路1传递过来的光信号，棱镜轴22上的粘合棱镜运动到不同输入光路对应的不同的第一棱镜10位置，便可以实现光谱仪接收多个光路传递过来的光信号。光谱仪3实现输入光路1的接收，即棱镜轴22带动粘合棱镜在上述位置旋转180°，便可以实现光谱仪3接收输入光路1传递过来的光信号，棱镜轴22带动粘合棱镜在此位置进行相应的转动，光谱仪3就可以实现多个光路的光信号输入。

本申请实施例可以实现一台或两台超高光谱仪分时接收同一个光路，同一个视场的光谱数据，即超高光谱仪2连接多光路切换装置1的反向输出通道，光谱仪3连接多光路切换装置1的正向输出通道，便可以实现接收多个相同的光路，多个相同的视场的正反光信号。可以实现单光谱仪多光路正向或反向同光路同视场的输入与输出，同时也可以实现两台光谱仪多光路正向与反向的同光路同视场的输入与输出。达到了数据的更高的精确性要求，减少了两台超高光谱仪采用不同光纤所带来的误差，同时节省光纤的成本。

本申请实施例中提供的多光路光谱检测装置通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；最后，通过光路接收装置接收多个第二反射光路，实现多光路输入和检测。因为每一路光路都是独立进行全反射，因此实现了同时精确获取多光路信息。同时，减少了光信号在传递过程的损失，提高了光路精度。解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

本申请的多光路光谱检测装置通过电机带动棱镜转动到某个位置接收对应的另一个棱镜的反射光来实现通过单个接收光路接收多个输入光路的目的，具体地的说，通过控制电机的旋转，带动棱镜进行相应的动作来接收不同位置的棱镜传递过来的光，进而使得一台或两台具有一个输入光路通道的超高光谱仪来接收多个输入通道的光谱数据。

且本申请的多光路光谱检测装置的第二棱镜21为矩形的粘合棱镜，由两块等腰直角棱镜粘合而成，在第二棱镜21旋转接收不同位置第一棱镜10的反射光路时，当第二棱镜21旋转180°时，可以在原第二反射光路基础上进行反向。实现将同一位置的第一棱镜10处全反射的光路进行光信号在X轴的正反两个方向传递。

本申请多光路光谱检测装置优于分叉光纤、单根光纤切换和多光谱仪方案，即不存在光路对比的偏移，又可以减少光路的损耗，其价格低廉，体积小，易于安装，更符合市场的需求。

实施例3

图9中示出了根据本申请实施例的一种多光路切换方法的步骤示意图。

如图9所示，本实施例提供的多光路检测方法，包括以下步骤：

S101：接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

S102：改变第二棱镜角度，依次接收多个第一反射光路，并将多个光路全反射为多个第二反射光路；

S103：驱动控制第二棱镜装置进行角度改变；

S104：接收并传递多个第二反射光路。

其中，第二反射光路包括正向全反射的第二反射光路和反向全反射的第二反射光路，所述正向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相同，所述反向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相反。

优选地，还包括通过至少一个光谱仪接收多个第二反射光路，然后进行光谱分析。

本申请实施例中提供的多光路切换方法通过多个第一棱镜接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并进行全反射为多个第一反射光路；通过改变第二棱镜角度依次接收多个第一反射光路，并全反射为多个第二反射光路；棱镜控制装置驱动控制第二棱镜装置进行旋转改变角度；最后，通过光路接收装置接收多个第二反射光路，实现多光路输入和检测。因为每一路光路都是独立进行全反射，因此实现了同时精确获取多光路信息。同时，减少了光信号在传递过程的损失，提高了光路精度。解决了现有技术的光谱装置不能同时精确获取多光路信息问题。

本申请的多光路切换方法通过电机带动棱镜转动到某个位置接收对应的另一个棱镜的反射光来实现通过单个接收光路接收多个输入光路的目的，具体地的说，通过控制电机的旋转，带动棱镜进行相应的动作来接收不同位置的棱镜传递过来的光，进而使得一台或两台具有一个输入光路通道的超高光谱仪来接收多个输入通道的光谱数据。

且本申请的多光路切换方法的第二棱镜为矩形的粘合棱镜，由两块等腰直角棱镜粘合而成，在第二棱镜旋转接收不同位置第一棱镜的反射光路时，当第二棱镜旋转180°时，可以在原第二反射光路基础上进行反向。实现将同一位置的第一棱镜处全反射的光路进行光信号在X轴的正反两个方向传递。

本申请优于分叉光纤、单根光纤切换和多光谱仪方案，即不存在光路对比的偏移，又可以减少光路的损耗，其价格低廉，体积小，易于安装，更符合市场的需求。

本申请旨在提供一套光通过量高，且能够稳定运行的多光路切换装置，解决了光信号在传输过程中的不稳定性和单一性的问题，最大限度的提高光学仪器的效率。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种多光路切换装置，其特征在于，具体包括：

多个第一棱镜：用于接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将所述多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

第二棱镜装置：包括第二棱镜，用于通过改变第二棱镜角度依次接收所述多个第一反射光路，并将所述多个第一反射光路全反射为多个第二反射光路；

棱镜控制装置：用于驱动控制所述第二棱镜装置进行旋转改变角度；

光路接收装置：用于接收并传递所述多个第二反射光路。

2.根据权利要求1所述的多光路切换装置，其特征在于，所述第二棱镜装置还包括棱镜轴，所述棱镜轴连接第二棱镜控制装置进行旋转并带动所述第二棱镜进行旋转，所述棱镜轴的轴方向与所述多个输入光路方向平行；相应的，

所述多个第一棱镜围绕所述旋转轴均匀设置于所述第二棱镜周边。

3.根据权利要求1所述的多光路切换装置，其特征在于，所述棱镜轴设置有轴通孔，所述第二棱镜设置于所述轴通孔处，所述第二棱镜全反射的第二反射光路通过轴通孔传递出去。

4.根据权利要求1所述的多光路切换装置，其特征在于，所述第二棱镜为矩形的粘合棱镜，所述粘合棱镜由两块等腰直角棱镜粘合而成，所述第二棱镜沿所述第二反射光路方向进行正向全反射以及反向全反射，所述正向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相同，所述反向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相反。

5.根据权利要求4所述的多光路切换装置，其特征在于，所述光路接收装置包括正向光路接收光纤准直镜和反向光路接收光纤准直镜，所述正向光纤准直镜接收所述正向全反射方向的第二反射光路，所述反向光纤准直镜接收所述反向全反射方向的第二反射光路。

6.根据权利要求1所述的多光路切换装置，其特征在于，所述棱镜控制装置具体包括：

棱镜控制器：用于接收控制指令生成棱镜驱动指令；

电机：用于根据所述驱动指令驱动同步轮进行运动；

同步轮：用于连接第二棱镜装置，并带动第二棱镜装置进行旋转运动。

7.根据权利要求6所述的多光路切换装置，其特征在于，所述同步轮设置有轮通孔，所述第二棱镜装置的棱镜轴的一端设置于所述轮通孔内侧。

8.一种多光路光谱检测装置，其特征在于，具体包括：

权利要求1-7任一项所述的多光路切换装置；以及

至少一个光谱仪。

9.一种多光路切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收多个输入光纤准直镜传递的多个输入光路，并将所述多个输入光路进行全反射为多个第一反射光路；

改变第二棱镜角度，依次接收所述多个第一反射光路，并将所述多个光路全反射为多个第二反射光路；

驱动控制所述第二棱镜装置进行旋转改变角度；

接收并传递所述多个第二反射光路。

10.根据权利要求9所述的多光路切换方法，其特征在于，所述第二反射光路包括正向全反射的第二反射光路和反向全反射的第二反射光路，所述正向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相同，所述反向全反射的第二反射光路与所述输入光路方向相反。

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