CN114199379B - 光谱仪和基于dlp技术的光强检测方法 - Google Patents

光谱仪和基于dlp技术的光强检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光谱仪和基于DLP技术的光强检测方法，其中，光谱仪包括依次设置的入射狭缝、准直元件、色散元件、DLP挡光板以及探测器；其中，所述DLP挡光板，用以将经所述色散元件按波长分散成的多条光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光；探测器，位于所述DLP挡光板的投影面上，用以测量所述投影光中的CIEXYZ三刺激值。本发明技术方案能提高光谱仪检测CIERGB的效率。

Description

光谱仪和基于DLP技术的光强检测方法
技术领域
本发明涉及光谱仪产品技术领域，特别涉及一种光谱仪和基于DLP技术的光强检测方法。
背景技术
现有光谱仪的原理是入射光依次穿过入射狭缝、准直元件、色散元件到达探测器阵列，再通过探测器阵列上的感应器获取各个波长位置处的光强值，绘制出光谱曲线，最后通过光谱曲线经计算得到R/G/B的值；然而，在以上过程中，为了绘制光谱曲线，必须记录每一点处的光强值，即探测器阵列上针对每一点处均需设置一感应器，基于各个感应器的感应值，才能绘制光谱曲线，容易理解，各个感应器累积的感应时间较长，延长了光谱仪的响应时间，影响了光谱仪检测R/G/B的工作效率。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种光谱仪，旨在解决现有技术中光谱仪检测R/G/B的工作效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的光谱仪，包括依次设置的入射狭缝、准直元件、色散元件、DLP挡光板以及探测器；其中，
所述DLP挡光板，用以将经所述色散元件按波长分散成的多条光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光；
探测器，位于所述DLP挡光板的投影面上，用以测量所述投影光中的CIEXYZ三刺激值。
可选地，所述DLP挡光板具有与每一经所述色散元件按波长分散成的光束一一对应的挡光区域，各所述挡光区域相较于竖直平面的倾斜角度各不相同。
可选地，所述探测器还用以根据CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。
可选地，所述准直元件集成于所述色散元件面向所述入射狭缝的一侧。
可选地，所述准直元件和色散元件由凹面光栅构成。
本发明还提出一种基于DLP技术的光强检测方法，使用光谱仪，光谱仪包括依次设置的入射狭缝、准直元件、色散元件、DLP挡光板以及探测器；其中，所述DLP挡光板，用以将经所述色散元件按波长分散成的多条光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光；探测器，位于所述DLP挡光板的投影面上，用以测量所述投影光中的CIEXYZ三刺激值；
将所述入射狭缝对准待测光源，以使入射光穿过所述入射狭缝形成所述光谱仪成像系统的物点，透过所述入射狭缝的光线经所述准直元件转变为平行光，所述平行光经过所述色散元件按波长分散为多条光束，所述多条光束照射至所述DLP挡光板，转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光，所述投影光投射至所述探测器，以供所述探测器测量CIEXYZ三刺激值。
可选地，在所述多条光束照射至所述DLP挡光板的步骤之前，调整所述DLP挡光板上各挡光区域处的倾角，以使各挡光区域相较于竖直平面的角度各不相同。
可选地，在所述投影光投射至所述探测器，以供所述探测器测量CIEXYZ三刺激值的步骤之后，根据测量获得的CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。
本发明技术方案通过在光谱仪的色散元件与探测器之间引入DLP挡光板，该DLP挡光板可以将入射光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光，投影光到达探测器以后，探测器通过测量其CIEXYZ即可通过计算推理出CIERGB，显然，如此设计，避免了记录各个波长光处的光强，以绘制光谱曲线，换言之，即可避免引入用于测量每一点处光强的多个感应器，继而避免多个感应器感应时间的累加，从而有效缩短光谱仪检测CIERGB的时间，提高其响应效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明光谱仪一实施例的光路示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
1 入射狭缝 2 准直元件
3 色散元件 4 DLP挡光板
5 探测器 6 聚焦元件
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种光谱仪。
在本发明实施例中，如图1，该光谱仪包括依次设置的聚焦元件6、入射狭缝1、准直元件2、色散元件3、DLP挡光板4以及探测器5；其中，
DLP挡光板4，用以将经色散元件3按波长分散成的多条光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光；
探测器5，位于DLP挡光板4的投影面上，用以测量投影光中的CIEXYZ三刺激值。
可以理解，入射狭缝1，用以在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点，准直元件2用以使狭缝发出的光线变为平行光，色散元件3用以使光信号在空间上按波长分散成为多条光束。本实施例中，准直元件2和色散元件3由凹面光栅构成，以有效简化光谱仪的整体结构，当然，于其他实施例中，该准直元件2可以是一独立的透镜、反射镜，本设计不限于此。
可以理解，DLP(Digital Light Processing)即数字光处理，这种技术要先把影响信号经过数字处理，然后再把光投影出来，而本实施例中的DLP挡光板4，即是将各个波长入射的光强经过数字处理计算(例如但不限于：乘以不同系数值)，以将光束转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光。
关于CIEXYZ与CIEXYZ值的关系，光谱三刺激值是由CIERGB光谱三刺激值经过数学变换得到的，记为CIERGB光谱三刺激值/>虽然通过式(1)能间接反映等能光谱色的相对亮废，然而很不直观。由/>分别乘以单位量得到的等能光谱色色光的相对亮度与人眼的明视觉光谱光视效率函数V(λ)，为了直观地表示颜色的亮度，CIE规定y(λ)＝V(λ)，因此y(λ)不仅表示待配色(等能光谱色)色光中绿原色的数量。而且还表示待配色色光的亮度，用于计算颜色的亮度特性。由于y(λ)符合明视觉光谱光视效率涵数，所以CIE-XYZ光谱三刺激值/>在物体色色度值的计算中代表人眼的颜色视觉特征参数。因此，探测器5测量得到了CIEXYZ三刺激值，即可通过进一步智能计算或者人工计算的方式得到对应的CIERGB值。
本发明技术方案通过在光谱仪的色散元件3与探测器5之间引入DLP挡光板4，该DLP挡光板4可以将入射光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光，投影光到达探测器5以后，探测器5通过测量其CIEXYZ即可通过计算推理出CIERGB，显然，如此设计，避免了记录各个波长光处的光强，以绘制光谱曲线，换言之，即可避免引入用于测量每一点处光强的多个感应器，继而避免多个感应器感应时间的累加，从而有效缩短光谱仪检测CIERGB的时间，提高其响应效率。
可选地，DLP挡光板4具有与每一经色散元件3按波长分散成的光束一一对应的挡光区域，各挡光区域相较于竖直平面的倾斜角度各不相同。可以理解，如此设置，通过调整微挡光板的挡光角度来选择性输出投影光束，以更好地将入射光束转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光。需要说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，DLP挡光板4还可具体通过其他方式输出包含CIEXYZ三刺激值的投影光。
可选地，探测器5还用以根据CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。可以理解，如此设置，能够更好地实现光谱仪的智能化，提升用户的使用体验。
本发明还提出一种基于DLP技术的光强检测方法，该一种基于DLP技术的光强检测方法将入射狭缝1对准待测光源，以使入射光穿过入射狭缝1形成光谱仪成像系统的物点，透过入射狭缝1的光线经准直元件2转变为平行光，平行光经过色散元件3按波长分散为多条光束，多条光束照射至DLP挡光板4，转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光，投影光投射至探测器5，以供探测器5测量CIEXYZ三刺激值。
可选地，在多条光束照射至DLP挡光板4的步骤之前，调整DLP挡光板4上各挡光区域处的倾角，以使各挡光区域相较于竖直平面的角度各不相同。
可选地，在投影光投射至探测器5，以供探测器5测量CIEXYZ三刺激值的步骤之后，根据测量获得的CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种光谱仪，其特征在于，包括依次设置的入射狭缝、准直元件、色散元件、DLP挡光板以及探测器；其中，
所述DLP挡光板，用以将经所述色散元件按波长分散成的多条光束以预设规则转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光；
探测器，位于所述DLP挡光板的投影面上，用以测量所述投影光中的CIEXYZ三刺激值；
所述DLP挡光板具有与每一经所述色散元件按波长分散成的光束一一对应的挡光区域，各所述挡光区域相较于竖直平面的倾斜角度各不相同。
2.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述探测器还用以根据CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。
3.如权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述准直元件集成于所述色散元件面向所述入射狭缝的一侧。
4.如权利要求3所述的光谱仪，其特征在于，所述准直元件和色散元件由凹面光栅构成。
5.一种基于DLP技术的光强检测方法，其特征在于，使用如权利要求1所述光谱仪，将所述入射狭缝对准待测光源，以使入射光穿过所述入射狭缝形成所述光谱仪成像系统的物点，透过所述入射狭缝的光线经所述准直元件转变为平行光，所述平行光经过所述色散元件按波长分散为多条光束，所述多条光束照射至所述DLP挡光板，转变为包含CIEXYZ三刺激值的投影光，所述投影光投射至所述探测器，以供所述探测器测量CIEXYZ三刺激值；
在所述多条光束照射至所述DLP挡光板的步骤之前，调整所述DLP挡光板上各挡光区域处的倾角，以使各挡光区域相较于竖直平面的角度各不相同。
6.如权利要求5所述的基于DLP技术的光强检测方法，其特征在于，在所述投影光投射至所述探测器，以供所述探测器测量CIEXYZ三刺激值的步骤之后，根据测量获得的CIEXYZ三刺激值结合加混色定律及转换矩阵方法计算CIERGB值。
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