一种光谱仪制造技术

本公开涉及光谱分析技术领域，尤其涉及一种光谱仪，包括光谱选择芯片、探测器及光谱还原模块。光谱选择芯片被配置为基于驱动信号对第一入射光进行动态光调制，驱动信号用于控制光谱选择芯片调整至第一光学特性；探测器与光谱选择芯片配合设置，探测器被配置为接收调制后的第一入射光，并将调制后的第一入射光转换为第一电信号；光谱还原模块被配置为根据第一电信号和预先标定的第一传递函数还原第一入射光的第一光谱数据，第一传递函数表示与第一光学特性对应的传递函数。本公开实施例提供的光谱仪无需重新设计光谱仪就能够获得更多的光谱选择状态，保证高效可靠的同时具有灵活性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱仪


[0001]本公开涉及光谱分析
，尤其涉及一种光谱仪。

技术介绍

[0002]近红外光谱仪是一类重要的非接触式光谱分析设备。基于物质中不同官能团，在近红外谱区的吸收特征分析，近红外光谱仪可以实现如食品、纺织品等物质的成分快速测定、品质分级、真伪鉴定、原产地溯源等功能。传统的近红外光谱仪以实验室用台式设备为主，其具有优秀的光谱分析性能，已广泛用于各类光谱检验实验室。但台式光谱设备成本较高、体积较大，限制了近红外光谱分析在移动测量、原位检测场景的使用。
[0003]基于微纳制备方法，有色散型、滤光型、傅里叶变换型光谱技术路线，可以实现光谱设备的小型化，进而拓展近红外光谱技术的应用场景。但这几种路线又有各自的瓶颈，色散型光谱仪基于色散原理将入射光分光，不同波长的光将照射到探测器不同像素点，实现光谱不同波长的检测，可色散型光谱仪实现高光谱分辨率需要小的入射狭缝或较长的传播光程，这会使进光量下降或体积变大；滤光型光谱仪通过多个波长选择单元实现光谱能量的探测，可当光谱分辨率越高时，滤光型光谱仪所需要的波长选择单元就越多，总的能量利用率越低；傅里叶变换光谱仪单次光谱测量时间为一个动镜的移动周期，类似地，可当光谱分辨率越高时，傅里叶变换型光谱仪的响应速度就越慢。
[0004]在小体积与高性能这一矛盾背景下，近些年逐渐发展起一种计算重建的光谱测量方法，但是，目前行业内光谱仪存在对于某一设计一旦测试不合格，则需要重新设计光谱仪、加工光谱仪、再测试光谱仪的性能的缺陷，这会占据研发的大量资源，并且，针对一种光谱选择状态设计一种光谱仪，成本较大，不适合大范围推广，导致现有光谱仪无法满足日渐扩增的光谱应用需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本公开提出了一种光谱仪，能够准确地还原入射光的光谱数据，无需重新设计光谱仪就能够获得更多的光谱响应状态，满足多种光谱探测需求，保证高效可靠的同时，灵活性更高。
[0006]本公开提供了一种光谱仪，包括：光谱选择芯片，所述光谱选择芯片被配置为基于驱动信号对第一入射光进行动态光调制，所述驱动信号用于控制所述光谱选择芯片调整至第一光学特性；探测器，所述探测器与所述光谱选择芯片配合设置，所述探测器被配置为接收调制后的第一入射光，并将所述调制后的第一入射光转换为第一电信号；光谱还原模块，所述光谱还原模块被配置为根据所述第一电信号和预先标定的第一传递函数还原所述第一入射光的第一光谱数据，所述第一传递函数表示与所述第一光学特性对应的传递函数。
[0007]在一种可能的实现方式中，所述光谱选择芯片包括多个光谱选择通道，每个所述
光谱选择通道具有多个工作状态，每个所述工作状态对应一种光学特性；所述驱动信号用于控制所述光谱选择芯片中每个所述光谱选择通道选择的工作状态；每个所述光谱选择通道分别被配置为基于所述驱动信号调整工作状态。
[0008]在一种可能的实现方式中，每个光谱选择通道分别包括多个超表面结构单元，每个光谱选择通道的工作状态由所述多个超表面结构单元的表面状态确定，所述驱动信号用于通过驱动光谱选择通道中各个超表面结构单元的表面状态发生改变控制所述光谱选择通道的工作状态；每个所述光谱选择通道中的所述多个超表面结构单元被配置为基于所述驱动信号调整表面状态。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述光谱选择芯片还被配置为基于所述驱动信号对第二入射光进行动态光调制，其中，所述第二入射光来源于标准光源，所述第二入射光的光谱数据为第二光谱数据；所述探测器还被配置为接收调制后的第二入射光，并将所述调制后的第二入射光转换为第二电信号；所述光谱仪还包括：标定模块，所述标定模块被配置为根据所述第二光谱数据、所述第二电信号以及所述第一光学特性确定所述第一传递函数。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述光谱仪还包括：数据存储模块，所述数据存储模块被配置为存储所述第一光学特性与所述第一传递函数的对应关系；所述光谱还原模块还被配置为从所述数据存储模块中获取与所述第一光学特性对应的所述第一传递函数。
[0011]在一种可能的实现方式中，在所述探测器为单点探测器的情况下，所述探测器包括一个像素点，所述光谱选择芯片的所有光谱选择通道对应于所述像素点。
[0012]在一种可能的实现方式中，在所述探测器为阵列探测器的情况下，所述探测器包括两个或两个以上的像素点，所述探测器每个像素点对应所述光谱选择芯片的部分光谱选择通道。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述光谱仪还包括：镜头，所述镜头与所述光谱选择芯片配合设置，所述镜头被配置为确保目标检测区域的光入射至所述光谱选择芯片。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述光谱选择芯片为透射型光谱选择芯片或反射型光谱选择芯片。
[0015]本公开实施例提供的光谱仪通过调整光谱选择芯片能够得到不同的光学特性，对入射至光谱选择芯片上的光产生不同的光调制效果，结合光谱还原模块能够实时准确还原出入射光的光谱数据，无需重新设计光谱仪就能够获得更多的光谱选择状态，从而满足多种光谱探测需求，保证高效可靠的同时灵活性更高。
[0016]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
[0017]包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
[0018]图1示出根据本公开实施例提供的光谱仪的结构示意图。
[0019]图2示出根据本公开实施例提供的透射型光谱仪的结构示意图。
[0020]图3示出根据本公开实施例提供的反射型光谱仪的结构示意图。
[0021]图4示出根据本公开实施例提供的光谱选择芯片的结构示意图。
[0022]图5示出根据本公开实施例提供的动态调控的状态示意图。
[0023]图6示出根据本公开实施例提供的动态调控的状态示意图。
[0024]图7示出根据本公开实施例提供的动态调控的状态示意图。
[0025]图8示出根据本公开实施例提供的光谱仪标定阶段的流程示意图。
[0026]图9示出根据本公开实施例提供的光谱仪探测阶段的流程示意图。
具体实施方式
[0027]以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0028]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
[0029]另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光谱仪，其特征在于，包括：光谱选择芯片，所述光谱选择芯片被配置为基于驱动信号对第一入射光进行动态光调制，所述驱动信号用于控制所述光谱选择芯片调整至第一光学特性；探测器，所述探测器与所述光谱选择芯片配合设置，所述探测器被配置为接收调制后的第一入射光，并将所述调制后的第一入射光转换为第一电信号；光谱还原模块，所述光谱还原模块被配置为根据所述第一电信号和预先标定的第一传递函数还原所述第一入射光的第一光谱数据，所述第一传递函数表示与所述第一光学特性对应的传递函数。2.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光谱选择芯片包括多个光谱选择通道，每个所述光谱选择通道具有多个工作状态，每个所述工作状态对应一种光学特性；所述驱动信号用于控制所述光谱选择芯片中每个所述光谱选择通道选择的工作状态；每个所述光谱选择通道分别被配置为基于所述驱动信号调整工作状态。3.根据权利要求2所述的光谱仪，其特征在于，每个光谱选择通道分别包括多个超表面结构单元，每个光谱选择通道的工作状态由所述多个超表面结构单元的表面状态确定，所述驱动信号用于通过驱动光谱选择通道中各个超表面结构单元的表面状态发生改变控制所述光谱选择通道的工作状态；每个所述光谱选择通道中的所述多个超表面结构单元被配置为基于所述驱动信号调整表面状态。4.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述光谱选择芯片还被配置为基于所述驱动信号对第二入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，
申请(专利权)人：加维纳米北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：