一种投影光谱仪系统的制作方法

本发明涉及光谱仪技术领域，特别涉及一种投影光谱仪系统。

背景技术：

光谱仪是一种在工业和科学研究中广泛使用的分析测量仪器，其广泛应用于环境监测、工业控制、化学分析、食品品质检测、材料分析、临床检验、航空航天遥感及科学教育等领域。

目前国外生产光谱仪的主要公司有：美国的赛默飞世尔科技（thermoscientific）公司、海洋光学（oceanoptics）公司、必达泰克（b&wtek）公司、法国的jobinyvon公司、kaiseropticalsystem公司、英国的雷尼绍（renishaw）、荷兰的爱万提斯（avantes）等公司，而国内主要有上海复享、杭州晶飞、杭州远方等公司。上述这些公司的光谱仪在性能上均属于行业顶尖水平，但其都主要针对商业应用，而用在教学、实验、办公演示等方面的投影光谱仪并不多见。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简易、易于实现的应用于教学、办公、实验演示的投影光谱仪系统。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种投影光谱仪系统，包括依次设置在光路中的光源模块、狭缝或准直器、扩束准直透镜组模块﹑光栅和聚焦放大透镜组，所述狭缝或准直器用于对所述光源模块输入的光束进行耦合限制；所述扩束准直透镜组模块用于将光源产生的光束进行扩束准直；所述光栅对从所述扩束准直透镜组模块出来的光束进行衍射分光，使该光束以一定的角度产生色散光；所述聚焦放大透镜组将所述光栅产生的色散光进行会聚，产生光谱图，并对该光谱进行投影放大，以实现光谱图的输出。

进一步的，所述光源模块为产生投影光谱仪所需的光源，可为激光光源、led光源、卤素灯光源或其他类型的单色或多色光源。

进一步的，所述光源模块与若干已知标准波长的激光进行耦合，以做光谱定标用。

进一步的，所述扩束准直透镜组模块为透镜或凹面反射镜。

进一步的，所述光栅为透射式光栅或反射式光栅。

进一步的，所述聚焦放大透镜组为由多片镜片组成的透镜组。

进一步的，所述投影光谱仪系统还包括一投影屏幕或墙体或板面，所述投影屏幕或墙体或板面设置在所述聚焦放大透镜组的前端。

进一步的，所述投影光谱仪系统还包括一移动导轨，所述移动导轨设置在所述聚焦放大透镜组与所述投影屏幕之间。

进一步的，所述移动导轨用于移动手机以对投影屏幕或墙体或板面上的图像进行拍照。

采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

（1）将投影显示与光谱分析相结合，集光学投影显示在大屏幕显示方面的优势，通过在光谱仪分光模块后增加一聚焦放大透镜组，将光谱分光模块产生的光谱图投影放大到大空间的投影屏幕、空白墙体或板面上，从而实现光谱图从小屏幕到大屏幕的显示转变，适用于教学、实验、办公等示范性演示；

（2）采用在光源模块中耦合若干标准波长的激光以进行光谱定标；

（3）采用手机分段式扫描拍摄投影屏幕或墙体或板面上的光谱图，制作廉价、高分辨率演示性光谱仪，为光谱图大屏幕显示提供了一个良好的解决方案。

附图说明

图1为本发明投影光谱仪系统的第一种结构示意图。

图2为本发明投影光谱仪系统的第二种结构示意图。

图3为本发明投影光谱仪系统的第三种结构示意图。

其中：101.光源模块；102.准直器；103.反射式光栅；104.聚焦放大透镜组；105.扩束准直透镜组模块；106.投影屏幕或墙体或板面；107.移动导轨；108.透射式光栅；109.狭缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

图1为本发明投影光谱仪系统采用的第一种结构示意图。如图1所示，一种投影光谱仪系统包括依次设置在光路中的一光源模块101、一准直器102和扩束准直透镜组模块105﹑反射式光栅103和聚焦放大透镜组104，还可包括一投影屏幕或墙体或板面106，其设置在光谱仪模块中聚焦放大透镜组104的前端。

从光源模块101发出的光束，波长为λ1，λ2，…，λn，经过准直器102和扩束准直透镜组模块105的聚焦扩束准直后，入射到反射式光栅103上，经反射式光栅103衍射分光后的光束反射到聚焦放大透镜组104上，通过聚焦放大透镜组104实现光谱图像的形成和放大后，将光谱图像投影显示在投影屏幕或墙体或板面106上。

本发明还可在光源模块101中耦合若干已经标准波长的激光，如波长λi等，以作为光谱定标用。

本发明的投影光谱仪系统还可以在聚焦放大透镜组104和投影屏幕106之间设置一移动导轨107，其可供手机对投影屏幕或墙体或板面106上的图像分区域进行拍照或扫描，如区域l1，l2，…，ln，再通过软件处理将几个定位激光位置拼合成一体。从光源模块101发射出的光束中的可见光可直接用手机进行拍照处理，光束中的红外光可在投影屏幕或墙体或板面106上贴大的感光板中显示。

图2为本发明的投影光谱仪系统采用的第二种结构示意图。与第一种结构图1不同的是采用透射式光栅108作为光谱分光元件，光束经过准直器102和扩束准直透镜组模块105的聚焦扩束准直后，从透射式光栅108透射后，再经聚焦放大透镜组104进行光谱图像的形成和放大后，将光谱图像投影显示在投影屏幕或墙体或板面106上。

进一步的，图3提供了本发明的投影光谱仪系统的第三种结构示意图，采用狭缝109来替代准直器102，而扩束准直透镜组模块105采用凹面反射镜。从光源模块101输出的光束，通过狭缝109进行限制后，入射到凹面反射镜上，通过此凹面反射镜对狭缝输入的光束进行准直，准直后的光束入射到反射式光栅103上进行衍射分光，后将光束反射到聚焦放大透镜组104上进行光谱图像的形成和放大后，将光谱图像投影显示在投影屏幕或墙体或板面106上。

本发明提供的投影光谱仪系统，以光学投影仪为依据，利用教室、实验室、办公室等大空间作为暗环境，采用聚焦放大透镜组104对光谱图进行成像和放大后，将其投影到上述大空间的屏幕或墙体或板面106上，实现光谱图从小尺寸到大屏幕的显示转变，可应用于在教学、实验、办公等演示上，其成本低、示范性强。更进一步地，若手机再配备一个微型望远镜和转盘，则可让手机转动拍摄提高分辨率，以获得更高清晰度的图像。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种投影光谱仪系统，该系统包括依次设置在光路中的光源模块、狭缝或准直器、扩束准直透镜组模块﹑光栅和聚焦放大透镜组，还包括设置在聚焦放大透镜组前端的投影屏幕。从光源模块输出的光束，经过狭缝或准直器和扩束准直透镜组模块准直扩束后，经光栅衍射分光后，再经过聚焦放大透镜组实现光谱图像的形成和聚焦放大，后投影到屏幕或墙体或板面等空白处。本发明将投影显示与光谱分析相结合，将光谱仪产生的光谱图像投影到教室、实验室、办公室等大实体的墙面上，实现了从小图像到大图像的显示转变，从而方便光谱仪在教学、实验、办公等方面实现高分辨率示范性演示。

技术研发人员：吴砺;林磊;李俊梅;代会娜
受保护的技术使用者：福州高意光学有限公司
技术研发日：2016.04.13
技术公布日：2017.10.24