CN220120243U - 一种光谱成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光谱成像设备技术领域，具体公开了一种光谱成像装置。其包括多个发射机构、多个光传输机构和光接收机构。通过使用第一光传输机构将光发射机构照射出的第一光束和第二光束相互平行，并使用第二光传输机构将平行设置、且波长不同的第一光束和第二光束同时呈现在光接收机构的设定接收区域内，这样可以极大程度的减少接收区域内暗区的大小，从而满足多光谱的使用需求，有效地提升了光谱成像装置的实用性。

Description

一种光谱成像装置

技术领域

本实用新型涉及光谱成像设备技术领域，具体涉及一种光谱成像装置。

背景技术

光谱成像装置作为一种分析仪器，在各个科学领域都会有广泛的应用，尤其在物理、化学和生物学研究中是最重要的观测手段之一。

光谱成像装置常使用多光谱技术，而多光谱技术是指能同时获取多个光学频谱波段，并在可见光的技术上向红外光和紫外光两个方向扩展的光谱探测技术。现有的光谱成像装置常使用阵列光源，而阵列光源在选取时，常选取多波长的阵列光源作为发光的光源，此时为了获取待测物的吸收光谱，需要将“参考光束”即阵列光源所有出射光束的光谱经过待测样品之后的光谱照射在传感器上形成一个光斑。

但是，现有的阵列光源内的波长不同，由于不同的波长在传感器靶面的成像位置不同，这样会导致传感器测试时靶面内存在部分暗区，不满足多光谱的使用需求。

实用新型内容

因此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中的由于现有的阵列光源的不同波长在传感器的靶面成像位置不同，导致传感器测试时靶面内存在部分暗区。

为此，本实用新型提供一种光谱成像装置，其包括：

多个光发射机构，其中至少一个光发射机构包括第一光源和第二光源，所述第一光源用于发出第一光束，所述第二光源用于发出第二光束，所述第一光束和所述第二光束的波长不同；

与所述光发射机构一一对应的第一光传输机构，所述第一光传输机构用于将对应的所述第一光源发出的所述第一光束和所述第二光源发出的所述第二光束转化为平行光束；

光接收机构，所述光接收机构设有设定接收区域；

与所述第一光传输机构一一对应的第二光传输机构，每个所述第二光传输机构包括第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第一光束反射向所述光接收机构的设定接收区域，所述第二反射镜用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第二光束反射向所述光接收机构的设定接收区域。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述第一光传输机构包括凹透镜和凸透镜，所述凹透镜置在所述光发射机构的出光路径上；所述凸透镜设置在所述凹透镜的出光路径上，所述第一光束和第二光束经由凸透镜出射后变为平行光束。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述凹透镜和所述凸透镜之间的间距等于两透镜的焦距之和。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述第二反射镜的反射面和所述第一反射镜的反射面平行设置。

可选地，上述的光谱成像装置，

每个所述光发射机构还包括第一准直透镜，第一准直透镜设置在所述第一光源的出光路径上，并且所述第一准直透镜设置在所述第一光源和所述凹透镜之间、用以将第一光束进行汇聚准直；和/或

每个所述光发射机构还包括：第二准直透镜，第二准直透镜设置在所述第二光源的出光路径上，并且所述第二准直透镜设置在所述第二光源和所述凹透镜之间、用以将第二光束进行汇聚准直。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述第一光传输机构还包括第三反射镜，所述第三反射镜沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第一准直透镜和所述凹透镜之间，所述第三反射镜用于将准直后的第一光束反射向所述凹透镜；和/或

所述第一光传输机构还包括第五反射镜，所述第五反射镜沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第二准直透镜和所述凹透镜之间，所述第五反射镜用于将准直后的第二光束反射向所述凹透镜。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述第一光源发射的光线沿所述凹透镜和凸透镜的排列方向传输，所述第一光传输机构还包括第四反射镜，所述第四反射镜沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第一准直透镜和第三反射镜之间，所述第四反射镜用于将准直后的第一光束反射向所述第三反射镜；和/或

所述第二光源发射的光线沿所述凹透镜和凸透镜的排列方向传输，所述第一光传输机构还包括第六反射镜，所述第六反射镜沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第二准直透镜和第五反射镜之间，所述第六反射镜用于将准直后的第二光束反射向所述第五反射镜。

可选地，上述的光谱成像装置，

还包括机架，所述第一反射镜和所述第二反射镜均与机架转动连接。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述凸透镜和所述第一反射镜之间以及所述凸透镜和所述第二反射镜之间用于放置待测物体，并且所述凸透镜和所述第一反射镜之间的间距可进行调节，所述凸透镜和所述第二反射镜之间的间距可进行调节。

可选地，上述的光谱成像装置，

所述光接收机构为负载有量子点的互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器；和/或

多个光发射机构围合形成具有圆弧状结构的图形。

本实用新型提供的技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的光谱成像装置，其包括多个光发射机构、与所述发射机构一一对应的第一光传输机构、光接收机构、与所述第一光传输机构一一对应的第二光传输机构，其中至少一个光发射机构包括第一光源和第二光源，所述第一光源用于发出第一光束，所述第二光源用于发出第二光束，所述第一光束和所述第二光束的波长不同；所述第一光传输机构用于将对应的所述第一光源发出的所述第一光束和所述第二光源发出的所述第二光束转化为平行光束；所述光接收机构设有设定接收区域；每个所述第二光传输机构包括：第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第一光束反射向所述光接收机构的设定接收区域，所述第二反射镜用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第二光束反射向所述光接收机构的设定接收区域。

此结构的光谱成像装置，先通过使用第一光传输机构将光发射机构照射出的第一光束和第二光束相互平行，并使用第二光传输机构将平行设置、且波长不同的第一光束和第二光束同时呈现在光接收机构的设定接收区域内，这样可以极大程度的减少接收区域内暗区的大小，从而满足多光谱的使用需求，有效地提升了光谱成像装置的实用性。

2.本实用新型提供的光谱成像装置，所述凸透镜和所述第一反射镜之间以及所述凸透镜和所述第二反射镜之间用于放置待测物体，并且所述凸透镜和所述第一反射镜之间的间距可进行调节，所述凸透镜和所述第二反射镜之间的间距可进行调节。

此结构的光谱成像装置，通过将待测物体放置在凸透镜和第一反射镜之间、放置在凸透镜和第二反射镜之间，并将凸透镜和第一反射镜的间距、凸透镜之第二反射镜的间距设位置可调节的形式，使得光谱成像装置可以满足不同待测样品的使用需求，有效的提升了光谱成像装置的适用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。

图1为本实用新型的实施例中所提供的光谱成像装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例中所提供的光谱成像装置的另一种实施方式的结构示意图；

附图标记说明：

11-第一光源；12-第二光源；

21-凹透镜；22-凸透镜；23-第一反射镜；24-第二反射镜；25-第三反射镜；26-第四反射镜；27-第五反射镜；28-第六反射镜；

3-光接收机构；

41-第一光束；42-第二光束；43-第三光束。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例中提供一种光谱成像装置，如图1和图2所示，包括多个光发射机构、与光发射机构一一对应的第一光传输机构、光接收机构3和与第一光传输机构一一对应的第二光传输机构。具体在实施时，其中至少一个光发射机构包括第一光源11和第二光源12，第一光源11用于发出第一光束41，第二光源12用于发出第二光束42，并且第一光束41和第二光束42的波长不同；第一光传输机构用于将对应的第一光源11发出的第一光束41和第二光源12发出的第二光束42转化为平行光束；光接收机构3设有设定接收区域；每个第二光传输机构包括：第一反射镜23和第二反射镜24，第一反射镜23用于将经过对应的第一光传输机构后的第一光束41反射向光接收机构3的设定接收区域，第二反射镜24用于将经过对应的第一光传输机构后的第二光束42反射向光接收机构3的设定接收区域。

进一步地，本实施例提供的光谱成像装置，设定接收区域的径向半径为R，R可以根据使用需求进行调整。

作为其中一个实施方式，本实施例提供的光谱成像装置，第一光传输机构应包括凹透镜21和凸透镜22。具体为：凹透镜21设置在光发射机构的出光路径上，用以将第一光束41和第二光束42相交叉设置；凸透镜22设置在凹透镜21的出光路径上，第一光束41和第二光束42经由凸透镜22出射后变为平行光束。

可以说明的是，本实施例中提供的光谱成像装置，不对光接收机构3的选型进行限定，为了保留现有光谱成像装置的使用习惯，可以使得光接收机构3选型为负载有量子点地互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器。

在使用时，此结构的光谱成像装置，先通过使用第一光传输机构将光发射机构照射出的第一光束41和第二光束42相互平行，并使用第二光传输机构将平行设置、且波长不同的第一光束41和第二光束42均呈现在光接收机构的设定接收区域内，这样可以极大程度的减少接收区域内暗区的大小，从而满足多光谱的使用需求，有效地提升了光谱成像装置的实用性，便于后期对光接收机构成像的光斑进行分析。

如图1和图2所示，本实施例中提供的光谱成像装置，凹透镜21和凸透镜22之间的间距等于两透镜的焦距之和。

作为其中的一个实施方式，如图1所示，在本实施例中，第二反射镜24的反射面与第一反射镜23的反射面相平行设置。

作为其中的另一个实施方式，如图2所示，在本实施例中，第二反射镜24沿着第一反射镜23的出光路径设置、且与第一反射镜23间隔设置，用于将第一光束41和第二光束42合并为第三光束43。

在使用时，此结构的光谱成像装置，通过将第一光束41和第二光束42合并形成第三光束43，可以增加光的强度，进一步减少接收区域内暗区的大小，同时还可以提升了光谱成像装置的实用性。

如图1和图2所示，本实施例中提供的光谱成像装置，每个所述光发射机构还包括第一准直透镜，此时将第一准直透镜设置在第一光源11的出光路径上，并且将第一准直透镜设置在第一光源11和凹透镜21之间、用以将第一光束41进行汇聚准直。

可选地，本实施例中提供的光谱成像装置，每个所述光发射机构还包括第二准直透镜，此时将第二准直透镜设置在第二光源12的出光路径上，并且第二准直透镜设置在第二光源12和凹透镜21之间、用以将第二光束42进行汇聚准直。

可选地，可以在一种实施方式中仅设有第一准直透镜；另一种实施方式中仅设有第二准直透镜；另外，在其他可选地实施方式中，既设有第一准直透镜又设有第二准直透镜。

作为其中一个实施方式，在本实施例中，第一光传输机构的第一光束41的光传播路径上还设置有第三反射镜25，此时第三反射镜25沿着光发射机构的出光路径设置在第一准直透镜和凹透镜21之间，第三反射镜25用于将准直后的第一光束反射向凹透镜21。具体地，可以使得第一光源11发射的光线沿着垂直于凹透镜21和凸透镜22的排列方向传输。此外，第一光传输机构的第二光束42的光传播路径上还设置有第五反射镜27，此时第五反射镜27沿着光发射机构的出光路径设置在第二准直透镜和凹透镜21之间，第五反射镜27用于将准直后的第二光束反射向凹透镜21。具体地，可以使得第二光源12发射的光线沿着垂直于凹透镜21和凸透镜22的排列方向传输。

作为更进一步的实施方式，第一光源11发射的光线沿凹透镜21和凸透镜22的排列方向传输，第一光传输机构中的第一光束41的光传播路径上除包括第三反射镜25外，还应包括第四反射镜26。此时，第四反射镜26沿着光发射机构的出光路径设置在第一准直透镜和第三反射镜25之间，第四反射镜26用于将准直后的第一光束反射向第三反射镜25。可选地，第四反射镜26的出光路径的延伸方向与第一光源11的出光路径的延伸方向相垂直设置。此外，第二光源12发射的光线沿凹透镜21和凸透镜22的排列方向传输，第一光传输机构中的第二光束42的光传播路径上除包括第五反射镜27外，还应包括第六反射镜28。另外，需要注意的是，第六反射镜28沿着光发射机构的出光路径设置在第五反射镜27和凹透镜21之间，并且让第六反射镜28的出光路径的延伸方向与第二光源12的出光路径的延伸方向相垂直设置。通过第四反射镜26和第六反射镜28的设置，可以使得第一光束41和第二光束42的准直路径沿着凹透镜21和凸透镜22的排列方向设置，减小光谱成像装置沿着垂直凹透镜21和凸透镜22的排列方向上的长度，使得光谱成像装置的结构更加紧凑，进而便于实现设备小型化的设计需求。

可以说明的是，实施时，单个光传输机构中的第一光束41的光传播路径上可以同时包括第三反射镜25和第四反射镜26，也可以只包括第三反射镜25。若方案中第一光源11发出的第一光束41在经过第一准直透镜准直后直接照射在第三反射镜25上、并随后依次经过凹透镜21、凸透镜22和第一反射镜23照射在光接收机构3的接收区域内，此时由于第一光束41在传播时缺失第四反射镜26这一反射阶段，因此需要增加光谱成像装置在垂直于凹透镜21和凸透镜22的排列方向上的长度，以满足第一光束在准直时的使用需求。

可以说明的是，此光传输机构中第二光束42的光传播路径上同样可以同时包括第五反射镜27和第六反射镜28，也可以仅包括第五反射镜27。若方案中第二光源12发出的第二光束42在经过第二准直透镜准直后直接照射在第五反射镜27上、并随后依次经过凹透镜21、凸透镜22和第二反射镜24照射在光接收机构3的接收区域内，此时由于第二光束42在传播时缺失第六反射镜28这一反射阶段，因此需要增加光谱成像装置在垂直于凹透镜21和凸透镜22的排列方向上的长度，以满足第二光束在准直时的使用需求。

可以说明的是，本实施例中提供的光谱成像装置，第一反射镜23的倾斜角度和第二反射镜24的倾斜角度相同。优选的，光束经过第一反射镜或第二反射镜后为全反射，减少光损失。

可以说明的是，本实施例中提供的光谱成像装置，在安装第一反射镜23和第二反射镜24时，还应包括机架，此时第一反射镜23和第二反射镜24均与机架转动连接，这样可以随时按需调节第一反射镜23和第二反射镜24的角度。

本实施例中提供的光谱成像装置，第一光源11的第一光束41经过第一准直透镜后照射在第四反射镜26上，第一光束41经过第四反射镜26反射后再照向凹透镜21；第二光源12的第二光束42经过第二准直透镜后照射在第六反射镜28上，第二光束42经过第六反射镜28反射后再照向凹透镜21；经过凹透镜21反射使得第一光束41和第二光束42再经过凸透镜22后变成平行的两束光，平行后的第一光束41照射在第一反射镜23上，第二光束42照射在第二反射镜24上，随后经反射后两束光照射在光接收机构3的接收区域。

可以说明的是，本实施例中提供的光谱成像装置，若需要调整两束光在接收区域内的位置，只需要调整第一反射镜23和第二反射镜24的角度即可。

可以说明的是，本实施例中提供的光谱成像装置，在凸透镜22和第一反射镜23之间用于放置待测物体，若需要更换测试的样品，可以按需调节凸透镜22和第一反射镜23之间的间距；同样的，待测物体同样放置在凸透镜22和第二反射镜24之间，若同样需要更换测试的样品，同样可以调节凸透镜和第二反射镜24之间的间距，从而增加光谱成像装置的实用性。需要注意的是，在本实施例中，凸透镜22和第一反射镜23之间放置的待测物体与凸透镜22和第二反射镜24之间放置的待测物体可以是同一待测物体，也可以为不同的待测物体，实际使用时按需选择。

进一步地，在本实施例中，若需要调节凸透镜22和第一反射镜23以及凸透镜22和第二反射镜24之间的间距，可以再增设一个调节机构。此时，作为其中一个实施方式，调节机构可以包括滑轨，并将第一反射镜23和第二反射镜24与滑轨滑动连接，调节后，需要再增设一组限位件分别对第一反射镜23和第二反射镜24进行限位，防止第一反射镜23和第二反射镜24的位置在得到调节后因外界因素而受到影响；作为另一种实施方式，将调节机构包括一个安装轨道，此时安装轨道内设置有多个均布排列的安装槽，并且使得每个安装槽分别对应多种使用需求，若使用需求变更，只需要更改第一反射镜23和第二反射镜24所处的安装槽即可；当然，还可以是其他的实施方式，具体不进行赘述，只需要可以实现第一反射镜23和第二反射镜24的位置得到调节即可。

在使用时，本实施例提供的光谱成像装置，通过将待测物体放置在凸透镜22和第一反射镜23之间/和放置在凸透镜22和第二反射镜24之间，并将凸透镜22和第一反射镜23的间距/和凸透镜22和第二反射镜24的间距设位置可调节的形式，使得光谱成像装置可以满足不同待测样品的使用需求，有效的提升了光谱成像装置的适用范围

可以说明的是，本实施例提供的光谱成像装置，上述的多个光发射机构可以围合形成如圆等具有圆弧状结构的图形。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光谱成像装置，其特征在于，包括：

多个光发射机构，其中至少一个光发射机构包括第一光源(11)和第二光源(12)，所述第一光源(11)用于发出第一光束(41)，所述第二光源(12)用于发出第二光束(42)，所述第一光束(41)和所述第二光束(42)的波长不同；

与所述光发射机构一一对应的第一光传输机构，所述第一光传输机构用于将对应的所述第一光源(11)发出的所述第一光束(41)和所述第二光源(12)发出的所述第二光束(42)转化为平行光束；

光接收机构(3)，所述光接收机构(3)设有设定接收区域；

与所述第一光传输机构一一对应的第二光传输机构，每个所述第二光传输机构包括第一反射镜(23)和第二反射镜(24)，所述第一反射镜(23)用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第一光束(41)反射向所述光接收机构(3)的设定接收区域，所述第二反射镜(24)用于将经过对应的所述第一光传输机构后的第二光束(42)反射向所述光接收机构(3)的设定接收区域。

2.根据权利要求1所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述第一光传输机构包括凹透镜(21)和凸透镜(22)，所述凹透镜(21)设置在所述光发射机构的出光路径上；所述凸透镜(22)设置在所述凹透镜(21)的出光路径上，所述第一光束(41)和第二光束(42)经由所述凸透镜(22)出射后变为平行光束。

3.根据权利要求2所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述凹透镜(21)和所述凸透镜(22)之间的间距等于两透镜的焦距之和。

4.根据权利要求1所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述第二反射镜(24)的反射面和所述第一反射镜(23)的反射面平行设置。

5.根据权利要求2所述的光谱成像装置，其特征在于，

每个所述光发射机构还包括第一准直透镜，所述第一准直透镜设置在所述第一光源(11)的出光路径上，并且所述第一准直透镜设置在所述第一光源(11)和所述凹透镜(21)之间、用以将第一光束(41)进行汇聚准直；和/或

每个所述光发射机构还包括第二准直透镜，所述第二准直透镜设置在所述第二光源(12)的出光路径上，并且所述第二准直透镜设置在所述第二光源(12)和所述凹透镜(21)之间、用以将第二光束(42)进行汇聚准直。

6.根据权利要求5所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述第一光传输机构还包括第三反射镜(25)，所述第三反射镜(25)沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第一准直透镜和所述凹透镜(21)之间，所述第三反射镜(25)用于将准直后的第一光束(41)反射向所述凹透镜(21)；和/或

所述第一光传输机构还包括第五反射镜(27)，所述第五反射镜(27)沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第二准直透镜和所述凹透镜(21)之间，所述第五反射镜(27)用于将准直后的第二光束(42)反射向所述凹透镜(21)。

7.根据权利要求6所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述第一光源(11)发射的光线沿所述凹透镜(21)和凸透镜(22)的排列方向传输，所述第一光传输机构还包括第四反射镜(26)，所述第四反射镜(26)沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第一准直透镜和第三反射镜(25)之间，所述第四反射镜(26)用于将准直后的第一光束(41)反射向所述第三反射镜(25)；和/或

所述第二光源(12)发射的光线沿所述凹透镜(21)和凸透镜(22)的排列方向传输，所述第一光传输机构还包括第六反射镜(28)，所述第六反射镜(28)沿着所述光发射机构的出光路径设置在所述第二准直透镜和第五反射镜(27)之间，所述第六反射镜(28)用于将准直后的第二光束(42)反射向所述第五反射镜(27)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的光谱成像装置，其特征在于，

还包括机架，所述第一反射镜(23)和所述第二反射镜(24)均与机架转动连接。

9.根据权利要求2所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述凸透镜(22)和所述第一反射镜(23)之间以及所述凸透镜(22)和所述第二反射镜(24)之间用于放置待测物体，并且所述凸透镜(22)和所述第一反射镜(23)之间的间距可进行调节，所述凸透镜(22)和所述第二反射镜(24)之间的间距可进行调节。

10.根据权利要求1所述的光谱成像装置，其特征在于，

所述光接收机构(3)为负载有量子点的互补金属氧化物半导体图像传感器或电荷耦合元件图像传感器；和/或

多个所述光发射机构围合形成具有圆弧状结构的图形。