CN207181290U - 一种基于dlp技术的光谱系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于DLP技术的光谱系统，涉及光学技术领域，该系统包括：光源、透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、数字微镜装置DMD、收集透镜、光电探测器、控制终端；光源与待测样品之间呈预设角度，待测样品被光源照射的一侧正对透镜，透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、DMD、收集透镜和光电探测器按照光路顺序依次设置，光电探测器和DMD还分别电性连接控制终端；本申请通过DMD芯片和光电探测器实现对光谱图的测量，由于DMD芯片和光电探测器的尺寸都较小，因此该结构有利于提高整个系统的集成度，实现光谱仪的微型化，同时也有利于实现低成本化。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学技术领域，尤其是一种基于DLP技术的光谱系统。
背景技术
光谱仪是进行光谱研究和物质结构分析，利用光学色散原理及现代先进电子技术设计的光电仪器。它的基本作用是测量被研究光(所研究物质反射、吸收、散射或受激发的荧光等)的光谱特性，包括波长、强度等谱线特征。光谱技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。
随着光谱技术在各领域的广泛应用，其简单、快捷的特点，促使人们逐渐地将其应用推广到各种分散型实物的现场分析。而且近几年穿戴式技术的兴起，相关行业对微型光谱仪的需求越来越强烈。请参考图1，目前常见的光谱仪主要由光栅和阵列CCD (Charge-coupled Device，电荷耦合元件)构成，受限于光栅与阵列CCD的尺寸，目前光谱仪的尺寸普遍较大，很难实现微型化。
实用新型内容
本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于DLP技术的光谱系统，该系统可以集成度较高，有利于实现光谱系统的微型化，且成本较低。
本实用新型的技术方案如下：
一种基于DLP技术的光谱系统，包括待测样品，该系统包括：光源、透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、数字微镜装置DMD、收集透镜、光电探测器、控制终端；
光源与待测样品之间呈预设角度，待测样品被光源照射的一侧正对透镜，透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、DMD、收集透镜和光电探测器按照光路顺序依次设置，光电探测器和DMD还分别电性连接控制终端。
其进一步的技术方案为，光栅为透射式光栅，聚焦透镜与光阑分别设置在光栅的两侧；
或者，光栅为反射式光栅，聚焦透镜与光阑设置在光栅的同一侧。
其进一步的技术方案为，光栅的刻线数为300、600或900线/mm，闪耀波长为1.0μm、1.2μm、1.6μm或2.0μm，闪耀角为5-30°。
其进一步的技术方案为，光源包括卤钨灯、氙灯、氘灯、氪灯和氩灯中的至少一种，光源的功率为1-50W。
其进一步的技术方案为，光源用于发射近红外光，透镜、准直透镜、聚焦透镜和收集透镜的表面镀有近红外增透膜。
其进一步的技术方案为，狭缝的宽度为10-50μm、长度为1-3mm。
其进一步的技术方案为，滤光片的透光范围为0.8-3.0μm。
其进一步的技术方案为，光电探测器是铟镓砷探测器、砷化铟探测器、硅光电二极管和雪崩二极管中的任意一种。
其进一步的技术方案为，控制终端用于生成待测样品的光谱图，光谱图的波长范围为 0.8-3.0μm、分辨率为5-20nm。
本实用新型的有益技术效果是：
本申请公开了一种基于DLP技术的光谱系统，通过DMD芯片和光电探测器实现对样品光谱的测量，相比于阵列CCD，DMD芯片和光电探测器的尺寸都较小，有利于提高整个系统的集成度，实现光谱仪的微型化，使得整个光谱仪的尺寸甚至小于火柴盒，同时本申请中的DMD芯片和光电探测器的成本相比于阵列CCD要低的多，也有利于实现低成本化。
附图说明
图1是现有的光谱系统的系统结构图。
图2是本申请公开的光谱系统的第一种系统结构图。
图3是DMD芯片的结构示意图。
图4是本申请公开的光谱系统的第二种系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
请参考图2，其示出了本申请公开的基于DLP(Digital Light Processing，数字光处理) 技术的光谱系统的系统结构图，该系统用于生成待测样品13的光谱图，该系统包括光源 1、透镜2、狭缝3、准直透镜4、滤光片5、光阑6、光栅7、聚焦透镜8、DMD(DigitalMicromirror Devices，数字微镜装置)9、收集透镜10、光电探测器11、控制终端12，DMD 9为一DMD芯片，DMD芯片表面由成千上万的微型平面镜组成微镜阵列，其结构如图3 所示，每个微镜都可以根据控制信号翻转一定的角度，从而对信号光进行反射。控制终端 12为具有数据处理功能的终端，通常为安装有用于生成光谱图的专用软件的计算机。
光源1与待测样品13之间呈预设角度，本申请对预设角度不做限定，光源1用于向待测样品13发射近红外光，光源1发射的近红外光的功率为1-50W，光源1包括卤钨灯、氙灯、氘灯、氪灯和氩灯中的至少一种。
待测样品13被光源1照射的一侧正对透镜2，透镜2、狭缝3、准直透镜4、滤光片5、光阑6、光栅7、聚焦透镜8、DMD 9、收集透镜10和光电探测器11按照光路顺序依次设置(图2示出了光路顺序)，光电探测器11和DMD 9还分别电性连接控制终端12。本申请对该系统中各个部件之间的距离不做限定，部件之间的距离会因为部件参数的不同以及对整体尺寸的要求而改变，在实际实现时各个部件之间的距离通常由技术人员调试得到。
光栅7的刻线数为300、600或900线/mm，闪耀波长为1.0μm、1.2μm、1.6μm或2.0μm，闪耀角为5-30°。光栅7是透射式光栅或反射式光栅，当光栅7的类型不同时，该系统中各个部件的设置位置也不同，具体的：当光栅7是透射式光栅时，光投射在光栅7上后衍射光会透射过光栅7，则聚焦透镜8与光阑6分别设置在光栅7的两侧，衍射光透射后按照不同的角度投射到聚焦透镜8上，如图2所示。当光栅7是反射式光栅时，光投射在光栅7上后衍射光会在光栅7表面发生反射，则聚焦透镜8与光阑6设置在光栅7的同一侧，衍射光反射后按不同的角度投射到聚焦透镜8上，如图4所示。
透镜2、准直透镜4、聚焦透镜8和收集透镜10的表面均镀有近红外增透膜，对于这四个透镜中的任意一个透镜来说，该透镜是平凸透镜或双凸透镜，图2和图4以透镜2和聚焦透镜8为平凸透镜，准直透镜4和收集透镜10为双凸透镜为例，该透镜为单个透镜或至少两个透镜组合而成，透镜的曲面是球面或非球面。
狭缝3的宽度为10-50μm、长度为1-3mm。
滤光片5的透光范围为0.8-3.0μm。
光电探测器11是铟镓砷探测器、砷化铟探测器、硅光电二极管和雪崩二极管中的任意一种。
本申请公开的系统的工作原理为：
光源1发射近红外光照射待测样品13的表面，透镜2将待测样品13漫反射的信号光投射到狭缝3中，信号光经过准直透镜4进行准直，滤光片5将信号光中的低波段光滤除，光阑6对信号光进行整形后投射到光栅7上，衍射光按不同的角度投射到聚焦透镜8上，信号光按波长的大小分布依次投射到DMD 9的不同区域内，DMD 9表面由微镜阵列组成，每一列微镜代表一个波长，控制终端12向DMD 9输入控制信号，该控制信号用于驱动DMD 9中的微镜，从DMD 9表面的微镜阵列起点依次驱动每一列微镜，将各列微镜对应的波长的光依次反射到收集透镜10，由收集透镜10将信号光聚焦到光电探测器11上，光电探测器11依次生成接收到的信号光对应的能量值并将该能量值发送给控制系统12，则控制系统12依次获得各波长信号光对应的能量值从而生成待测样品的光谱图，该光谱图的波长范围为0.8-3.0μm、分辨率为5-20nm。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于DLP技术的光谱系统，包括待测样品，其特征在于，所述系统包括：光源、透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、数字微镜装置DMD、收集透镜、光电探测器、控制终端；
所述光源与所述待测样品之间呈预设角度，所述待测样品被所述光源照射的一侧正对所述透镜，所述透镜、狭缝、准直透镜、滤光片、光阑、光栅、聚焦透镜、DMD、收集透镜和光电探测器按照光路顺序依次设置，所述光电探测器和所述DMD还分别电性连接所述控制终端。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光栅为透射式光栅，所述聚焦透镜与所述光阑分别设置在所述光栅的两侧；
或者，所述光栅为反射式光栅，所述聚焦透镜与所述光阑设置在所述光栅的同一侧。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光栅的刻线数为300、600或900线/mm，闪耀波长为1.0μm、1.2μm、1.6μm或2.0μm，闪耀角为5-30°。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光源包括卤钨灯、氙灯、氘灯、氪灯和氩灯中的至少一种，所述光源的功率为1-50W。
5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光源用于发射近红外光，所述透镜、准直透镜、聚焦透镜和收集透镜的表面镀有近红外增透膜。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述狭缝的宽度为10-50μm、长度为1-3mm。
7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述滤光片的透光范围为0.8-3.0μm。
8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述光电探测器是铟镓砷探测器、砷化铟探测器、硅光电二极管和雪崩二极管中的任意一种。
9.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述控制终端用于生成所述待测样品的光谱图，所述光谱图的波长范围为0.8-3.0μm、分辨率为5-20nm。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201721104153.6U CN207181290U (zh) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 一种基于dlp技术的光谱系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107389602A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-11-24 | 无锡迅杰光远科技有限公司 | 一种基于dlp技术的光谱系统 |
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2017
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