[发明专利]一种基于DLP技术的光谱系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，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。

发明内容

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。

本发明的技术方案如下：

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1.0、1.2、1.6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。

本发明的有益技术效果是：

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

下面结合附图对本发明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(Digital Micromirror Devices，数字微镜装置)9、收集透镜10、光电探测器11、控制终端12，DMD9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。