CN115561179A - 应用在移动设备的光学模块及移动设备 - Google Patents
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Abstract
本发明一方面提供一种应用在移动设备的光学模块，包括微型光谱仪，所述微型光谱仪包括：光学晶体，被一套筒围绕，所述套筒用于固定所述光学晶体的位置，所述光学晶体用于接收探测光并将所述探测光转化为干涉光；镜头，用于接收所述干涉光并将所述干涉光聚焦；感光组件，用于将所述干涉光成像为干涉图形；及控制器，电连接所述感光组件，所述控制器用于将所述干涉图形转换成光波长信号与光强度信号。另一方面提供一种移动设备，包括壳体以及装设于所述壳体中的所述光学模块。所述光学模块装于移动设备中，使移动设备具备基本的材料分析能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用在移动设备的光学模块及一种移动设备。
背景技术
光谱分析是指根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量。由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱。这种方法的优点是非常灵敏和迅速。通常用光谱仪对需要检测的物质进行光谱分析。目前的光谱分析仪器大多结构较为复杂,不利于携带。
发明内容
本发明一方面提供了一种应用在移动设备的光学模块，包括微型光谱仪，所述微型光谱仪包括：
光学晶体，被一套筒围绕，所述套筒用于固定所述光学晶体的位置，所述光学晶体用于接收探测光并将所述探测光转化为干涉光；
镜头，用于接收所述干涉光并将所述干涉光聚焦；
感光组件，用于将所述干涉光成像为干涉图形；及
控制器，电连接所述感光组件，所述控制器用于将所述干涉图形转换成光波长信号与光强度信号。
本发明另一方面提供了一种移动设备，包括壳体以及装设于所述壳体中所述光学模块。
上述的光学模块适合安装于手机、平板、或其他便携式移动设备，使移动设备具备基本的材料分析能力，利用不同材料的反射光谱差异，可以辅助使用者识别如水果甜度或是食用油的种类等。
附图说明
图1是本发明实施例的应用在移动设备的光学模块探测物体时的工作示意图。
图2是图1的微型光谱仪的封装示意图。
图3是图2的微型光谱仪的立体示意图。
图4是图2所示的微型光谱仪的光学晶体周围的受力情况示意图。
图5是本发明实施例的移动设备的示意图。
图6是图2的微型光谱仪的光学晶体的结构示意图。
主要元件符号说明
光学模块 1
微型光谱仪 10
光学晶体 11
镜头 12
感光组件 13
印刷电路板 14
镜座 15
套筒 16
连接器 17
粘性胶 18、19
控制器 20
待测物 30
光源 40
移动设备 100
狭缝 111
光学透明胶 113
出光面 110
入光面 120
具体实施方式
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
附图中示出了本发明的实施例，本发明可以通过多种不同形式现，而并不应解释为仅局限于这里所阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本发明更为全面和完整的公开，并使本领域的技术人员更充分地了解本发明的范围。为了清晰可见，在图中，层和区域的尺寸被放大了。
除非另外定义，这里所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所述领域的普通技术人员所通常理解的含义相同的含义。还应当理解，比如在通用的辞典中所定义的那些的术语，应解释为具有与它们在相关领域的环境中的含义相一致的含义，而不应以过度理想化或过度正式的含义来解释，除非在本文中明确地定义。
请参阅图1，本发明实施例的光学模块1包括：光源40、微型光谱仪10、控制器20。本实施例中，所述光源40发射探测光照射到待测物30上。所述探测光照射至所述待测物30后反射至所述微型光谱仪10中，所述微型光谱仪10用于将反射后的所述探测光进行处理后转换成为干涉图像，再将所述干涉图像传输至所述控制器20中。所述控制器20电连接所述微型光谱仪10，所述控制器20用于接收来自所述微型光谱仪10的干涉图像并将所述干涉图像转换成具有光波长信号与光强度信号的光谱图。
其中，本实施例中光源40为混合光源，即发射的光为包含多个波段的混合光，该混合光可以包括多个波段的可见光，如红光、橙光、黄光、绿光、蓝光、紫光等。所述光源40可以包括多个发光器且多个发光器共发射多种颜色的可见光。可以理解的是，所述光源40也可以仅包括一个发光器且发光器发出的光为混合光，例如白光。
其中，如果光学模块1的使用环境中的待测物30能提供足够反射光，则无需光源40，所述光学模块1也可以进行光谱分析的工作。
请参阅图2和图6，微型光谱仪10包括光学晶体11、镜头12、感光组件13和连接器17。所述光学晶体11被一套筒16环绕，所述光学晶体11用于接收经过待测物30部分反射后的探测光并将部分反射后的探测光转化为干涉光。本实施例中，所述光学晶体11为普通玻璃材料并且所述光学晶体11具有狭缝111，所述狭缝111中填充有光学透明胶113，所述探测光经过所述狭缝111后，所述探测光会同时发生干涉和衍射现象，形成所述干涉光。若此时将所述干涉光照射至显示屏幕时，在适宜的环境下可以观察到中间极亮，两边亮度逐渐递减的明暗相间的条纹图样。
请继续参阅图2，镜头12与光学晶体11直接接触连接。所述镜头12可以包括透镜结构，由多片透镜组成，所述透镜可以为塑胶透镜、玻璃透镜等。所述镜头12用于接收干涉光并将所述干涉光聚焦并传输至感光组件13中。所述感光组件13可以为图像传感器，所述感光组件13用于接收所述干涉光，并将所述干涉光成像为干涉图像。所述感光组件13包括可以光电器件。此外，本发明的所述感光组件13未设置有彩色滤光片，因为若在所述感光组件13中设置所述彩色滤光片，所述彩色滤光片会将特定波长的光线阻挡在外。且所述感光组件13未设置彩色滤光片，可以有效缩小微型光谱仪20的体积。请继续参阅图2，连接器17用于将所述微型光谱仪20电力及信号与移动设备100互相连接，可以理解的是，所述移动设备100可以为手机，平板等其他移动设备100。
本发明的发明人发现，光学晶体11、镜头12与感光组件13的连接方式会影响所述影像的清晰程度以及可能会导致显示在所述感光组件13的所述影像的不完整，进而导致整个探测结果出现误差的情况。
请继续参阅图2，为避免出现进入感光组件13的影像不清晰或者不完整的现象。光学晶体11与镜头12之间的角度需要进行限定。所述光学晶体11朝向所述镜头12的表面为出光面110，所述镜头12朝向所述光学晶体11的表面为入光面120。所述光学晶体11的出光面110与所述镜头12的入光面120相互平行且在封装完成后不能改变，否则需要进行校准。此外所述光学晶体11、所述镜头12、与所述感光组件13的几何中心需要位于同一竖直线上且为保证影像的清晰程度，所述镜头12应该设置为无穷远处对焦。
请参阅图2和图3，光学晶体11被一套筒16围绕，所述套筒16用于固定所述光学晶体11的位置并对所述光学晶体11提供保护。镜头12被一镜座15围绕连接，所述镜座15用于固定所述镜头12并对所述镜头12起支撑和保护作用。所述镜座15与所述套筒16一体成型，所述镜座15用于稳定镜头。
请继续参阅图2和图3，微型光谱仪10还包括印刷电路板14，所述印刷电路板14将其他电子器件连接(感光组件13和连接器17)。所述印刷电路板14上还附有粘性胶19，所述粘性胶19用于将镜座15固定于所述印刷电路板14上。
请参阅图2和图4，光学晶体11与镜头12直接接触连接，所述光学晶体11的出光面110与所述镜头12的入光面120相互平行且相互接触，所述镜头12的与所述光学晶体11相接触的面为承载所述镜头12的承载面，所述镜头12支撑所述光学晶体11从而对所述光学晶体11提供向上的推力。此外，在套筒16和镜座15之间附有粘性胶18，所述粘性胶18用于固定所述镜座15与所述套筒16，且所述粘性胶18对所述光学晶体11提供向下的拉力。所述光学晶体11在所述镜头12提供的支撑力与所述粘性胶18提供的拉力的作用下保持受力平衡，到达稳定状态。本发明用所述镜头12以及所述粘性胶18使得所述光学晶体11保持平衡的设计理念对比起传统的依靠所述粘性胶18提供的支撑力与推力使所述光学晶体11保持平衡的设计理念。本发明的设计理念可以减少所述粘性胶18的损耗，延长了所述粘性胶18的使用寿命，更好的固定了所述光学晶体11，即延长了光学元件使用寿命比也减少了保养费用。
综上，本发明实施例的光学模块1，应用了光的干涉与光的衍射原理，使得组成成分不同的待测物30反射的探测光经过光学晶体11后同时发生干涉和衍射作用，以得到不同的光谱图，从而可以检测出探测样品的物质组成成分。比如，可以测量水果的甜度或者食用油的种类等。
进一步的，本发明实施例的光学模块1是以移动设备的摄像模组为基础的，可以应用于各种移动设备之中，使得各种移动设备可以以很低的成本获得材料分析的能力。用户也可以轻松地对任意物品进行光谱分析。同样的本领域的专业人员在进行光谱分析的实验时无需要携带比较大型的光谱分析仪器，减少了试验成本，也减少了跨地域进行光谱分析实验的成本。
请继续参阅图5，移动设备100包括摄像模块，所述摄像模块包括用于摄像的镜头12，光学模块1的镜头12可与所述摄像模块的镜头为共用的。所述移动设备100的镜头12即为所述光学模块1的镜头12。所述控制器20可以检测出待测物30的光谱图，将所测结果显示于移动设备100的屏幕上。
综上，装有本发明的移动设备100对待测物30的物质成分进行检测的过程可以为：光源40发射探测光至所述待测物30。所述待测物30将所述探测光反射至所述光学模块1的微型光谱仪10中。所述探测光进入所述微型光谱仪10的光学晶体11中。所述光学晶体11上布置有狭缝111，所述探测光经过所述狭缝111后，同时发生干涉和衍射现象，将所述探测光转化为干涉光。所述干涉光经过镜头12后，所述镜头12将所述干涉光聚焦。所述感光组件13接收所述干涉光后，所述感光组件13将所述干涉光成像为干涉图像。所述感光组件13将所述干涉图像传输至与所述感光组件13电连接的控制器20。所述控制器20将所述干涉图像转换成具有光波长信号和光强度信号的光谱图。所述控制器20即可分析所述光谱图从而得到所述待测物30物质组成成分。最后所述移动设备100的屏幕显示所述光谱图及所述待测物30的物质组成成分显示出来。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种应用在移动设备的光学模块，其特征在于，包括微型光谱仪，所述微型光谱仪包括：
光学晶体，被一套筒围绕，所述套筒用于固定所述光学晶体的位置，所述光学晶体用于接收探测光并将所述探测光转化为干涉光；
镜头，用于接收所述干涉光并将所述干涉光聚焦；
感光组件，用于将所述干涉光成像为干涉图形；及
控制器，电连接所述感光组件，所述控制器用于将所述干涉图形转换成光波长信号与光强度信号。
2.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学晶体具有狭缝，所述狭缝用于使所述探测光发生干涉作用和衍射作用。
3.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学模块还包括连接器和光源，所述连接器电性连接所述感光组件，所述连接器用于将所述光学模块与应用所述光学模块的移动设备实现电性连接，所述光源用于发射探测光。
4.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述光学晶体朝向所述镜头的表面为出光面，所述镜头朝向所述光学晶体的表面为入光面，所述光学晶体的出光面与所述镜头的入光面相互平行。
5.根据权利要求4所述的光学模块，其特征在于，所述光学晶体的出光面与所述镜头的入光面直接贴合,且所述镜头顶住所述光学晶体并对所述光学晶体提供推力。
6.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于所述镜头被一镜座围绕，所述镜座与所述套筒一体成型，所述镜座用于稳定镜头。
7.根据权利要求6所述的光学模块，其特征在于，所述镜头的中心视场处于无穷远处对焦。
8.根据权利要求7所述的光学模块，其特征在于，所述套筒和所述镜座之间附有粘性胶用于将所述套筒和所述镜座结合。
9.根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，光波长信号与光强度信号是光谱图。
10.一种移动设备，其特征在于，包括壳体以及装设于所述壳体中的如权利要求1至9中任意一项所述的光学模块。
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