一种光谱仪及光谱系统的制作方法

本申请涉及光谱分析仪器，尤其涉及一种光谱仪及光谱系统。

背景技术：

1、光谱仪是一种非常重要的科学技术仪器，它通过对输入光信号进行光谱组分和光信号波长上的光强分布的检测，可以得到许多有用的信息。传统的光谱仪依托体式光学元件，受限于体积与价格，主要在实验室中使用，为了能够实现便携的目的，开发便携式小型光谱仪器产品得到了广泛关注。

2、考虑到阵列滤波式光谱仪由于具有微型化、速度快、高精度的优势，具有小型化发展的前景，但阵列滤波式光谱仪中的滤波阵列中的每个滤波单元相对微小,光斑在滤波阵列不同位置的分布是否均匀对光谱仪还原结果的准确性起决定作用，因而光谱仪在使用过程中，在不限制入射光源的情况下，入射到滤波阵列上的空间光会受入射光源的影响，比如光源发出的不同角度入射的光、或光源发出的光产生的光斑扩散等情况均对入射到滤波阵列上的光斑的均匀性有影响，难以对入射光的参数进行统一规定与校准，从而影响着光谱仪的准确性。

3、因此，亟需对光谱仪、光谱系统及校准空间光均匀性的方法进行改进，提高光谱结果的准确性。

技术实现思路

1、本申请提供一种光谱仪及光谱系统，提高光谱结果的准确性。

2、为了实现上述目的，本申请提供一种光谱仪，包括：沿入射光线方向依次设置的滤波阵列和探测装置，所述滤波阵列包括多个滤波单元，所述滤波阵列具有沿第一方向相对设置在所述滤波单元两端的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面之间具有多个不同的距离，且至少两个所述滤波单元对应的所述第一面和所述第二面之间的距离相等，所述第一面和所述第二面之间的距离不同的所述滤波单元用于各自对应的某一特定波长的光波。

3、本申请提供的一种光谱仪，因其采用的滤波阵列中，第一面和第二面之间具有多个不同的距离，并且至少两个滤波单元对应的第一面和第二面之间的距离相等，基于第一面和第二面之间的距离相等的至少两个滤波单元对光线的滤波效果相同，便于通过该至少两个滤波单元得到的光信息，对其余的滤波单元得到的光信息进行补偿校准，从而消除不均匀的入射光对光谱仪准确性带来的不利影响。

4、在一种可能实施的方式中，所述第一面和所述第二面之间的距离相等的所述滤波单元形成一个滤波单元组，所述滤波单元组的个数为至少一个。

5、在一种可能实施的方式中，所述滤波单元组为多个，且不同的所述滤波单元组对应的所述第一面和所述第二面之间的距离不相等。

6、在一种可能实施的方式中，所述滤波单元均包括沿所述第一方向依次设置的第一反射膜、中间层和第二反射膜，且所述第一反射膜和所述第二反射膜均与所述中间层连接，所述第一反射膜的背向所述中间层的一面形成所述第一面，所述第二反射膜的背向所述中间层的一面形成所述第二面。

7、在一种可能实施的方式中，所述滤波阵列的所述滤波单元一体连接，且所述第一面均位于同一平面，相邻的所述滤波单元的所述第二面之间具有高度差。

8、在一种可能实施的方式中，所述滤波阵列的所述滤波单元一体连接，且所述第一面均位于同一平面，定义所述滤波单元组内的所述滤波单元均为第一滤波单元，除所述第一滤波单元外的其余所述滤波单元对应的所述第二面与所述第一面之间均具有大小一致的夹角。

9、在一种可能实施的方式中，除所述第一滤波单元外的其余所述滤波单元的所述第二面之间光滑过渡。

10、在一种可能实施的方式中，所述第一反射膜为金属膜或氧化物介质膜；和/或所述第二反射膜为金属膜或氧化物介质膜。

11、本申请还提供一种光谱系统，包括计算机和上述的光谱仪，所述计算机与所述光谱仪中的探测装置连接，所述计算机接收并记录所述探测装置的输出信号。

12、本申请还提供一种校准空间光均匀性的方法，采用上述的光谱仪，所述方法包括：

13、拾取检测目标的反射光和/或透射光作为入射光，所述入射光经过所述光谱仪的滤波阵列到达所述探测装置；

14、检测所述第一面和所述第二面之间的距离相等的不同滤波单元所对应的出射光的光信息；

15、基于所述第一面和所述第二面之间的距离相等的不同滤波单元所对应的出射光的光信息一致，对与其余所述滤波单元的位置对应的出射光的光信息进行校正，获得其余所述滤波单元的位置对应的出射光的光信息的校正值。

16、在一种可能实施的方式中，所述光信息包括光强信息。

17、在一种可能实施的方式中，基于所述第一面和所述第二面之间的距离相等的不同滤波单元所对应的出射光的光信息一致，对与其余所述滤波单元的位置对应的出射光的光信息进行校正，获得其余所述滤波单元的位置对应的出射光的光信息的校正值，具体包括：

18、基于所述第一面和所述第二面之间的距离相等的不同滤波单元所对应的出射光的灰度值一致，对至少两个滤波单元的位置对应的出射光的灰度值作出拟合曲线求解，以获得入射光的光强信息的校正值；或，

19、基于所述第一面和所述第二面之间的距离相等的不同滤波单元所对应的出射光的灰度值一致，对相邻的所述滤波单元的位置对应的出射光的灰度值进行差值校准，以获得入射光的光强信息的校正值。

20、本申请提供的一种光谱仪，因其采用的滤波阵列中，存在着至少两个所述滤波单元对应的所述第一面和所述第二面之间的距离相等，且该两个所述滤波单元的位置不同，因而基于其对光线的滤波效果相同，从而可以来校正所有的滤波单元对应的光强信息，提高光谱结果的准确性，保证结果的可靠性与重复性。

21、本申请提供的一种光谱仪，可集成到其他智能产品端进行使用，也可进行多通道并行检测光谱信号，分析速度快，成本低，稳定性好，灵敏度高，不仅可对产品进行实时监控，且实用性高。

22、本申请提供的校准空间光均匀性的方法，基于滤波阵列的厚度相等的位置对光线的滤波效果相同，便于通过厚度相等的至少两个滤波单元得到的光强信息，对其余的滤波单元得到的光强信息进行补偿校准，从而消除不均匀入射光对光谱仪准确性带来的不利影响。

23、除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的一种光谱仪、光谱系统及校准空间光均匀性的方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种光谱仪，其特征在于，包括：沿入射光线方向依次设置的滤波阵列和探测装置，所述滤波阵列包括多个滤波单元，所述滤波阵列具有沿第一方向相对设置在所述滤波单元两端的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面之间具有多个不同的距离，且至少两个所述滤波单元对应的所述第一面和所述第二面之间的距离相等，所述第一面和所述第二面之间的距离不同的所述滤波单元用于各自对应的某一特定波长的光波。

2.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述第一面和所述第二面之间的距离相等的所述滤波单元形成一个滤波单元组，所述滤波单元组的个数为至少一个。

3.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述滤波单元组为多个，且不同的所述滤波单元组对应的所述第一面和所述第二面之间的距离不相等。

4.根据权利要求2所述的光谱仪，其特征在于，所述滤波单元均包括沿所述第一方向依次设置的第一反射膜、中间层和第二反射膜，且所述第一反射膜和所述第二反射膜均与所述中间层连接，所述第一反射膜的背向所述中间层的一面形成所述第一面，所述第二反射膜的背向所述中间层的一面形成所述第二面。

5.根据权利要求2所述的光谱仪，其特征在于，所述滤波阵列的所述滤波单元一体连接，且所述第一面均位于同一平面，相邻的所述滤波单元的所述第二面之间具有高度差。

6.根据权利要求2所述的光谱仪，其特征在于，所述滤波阵列的所述滤波单元一体连接，且所述第一面均位于同一平面，定义所述滤波单元组内的所述滤波单元均为第一滤波单元，除所述第一滤波单元外的其余所述滤波单元对应的所述第二面与所述第一面之间均具有大小一致的夹角。

7.根据权利要求6所述的光谱仪，其特征在于，除所述第一滤波单元外的其余所述滤波单元的所述第二面之间光滑过渡。

8.根据权利要求4所述的光谱仪，其特征在于，所述第一反射膜为金属膜或氧化物介质膜；和/或所述第二反射膜为金属膜或氧化物介质膜。

9.一种光谱系统，其特征在于，包括计算机和权利要求1-8任一所述的光谱仪，所述计算机与所述光谱仪中的探测装置连接，所述计算机接收并记录所述探测装置的输出信号。

技术总结
本申请提供一种光谱仪及光谱系统，其中，本申请提供一种光谱仪，包括：沿入射光线方向依次设置的滤波阵列和探测装置，滤波阵列包括多个滤波单元，滤波阵列具有沿第一方向相对设置在滤波单元两端的第一面和第二面，第一面和第二面之间具有多个不同的距离，且至少两个滤波单元对应的第一面和第二面之间的距离相等，第一面和第二面之间的距离不同的滤波单元用于各自对应的某一特定波长的光波。本申请用提高光谱结果的准确性。

技术研发人员：马骞,陆嘉文
受保护的技术使用者：南京看视界智能科技有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/13