[发明专利]一种光谱测量方法和装置

说明书

本发明实施例提供了一种光谱测量方法和装置，其中一种光谱测量装置主要包括：滤光片阵列由若干不同透射光谱的滤光片按预设阵列排布形成，滤光片用于透射待测光线；图像采集模块用于采集滤光片阵列上每个滤光片的透射光光强得到光强阵列图像；数据处理模块根据光强阵列图像中的光强矩阵与预设滤光片阵列的透射光谱矩阵，计算得到待测光线的光谱。通过采用滤光片阵列和图像采集模块的组合方式，采集待测光线经滤光片阵列透射后的光强矩阵，结合每个滤光片的透射光谱，经过多元矩阵计算得到待测光线的光谱，不需要传统的狭缝和光栅，极大地提高了入射光的强度和利用率，并可灵活按照需求调整光谱分辨率和测量范围，结构大为简化，成本大幅度降低。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是涉及一种光谱测量方法和一种光谱测量装置。

背景技术

光谱是复色光中的各种单色光成分按波长依次排列的图案或各单色光的光强按波长的分布。光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线并测量出光谱的仪器。它广泛应用于环境监测、灯具测试、LED亮度色温显色指数、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重要领域。

现有的光谱仪主要包括入射狭缝、准直元件、色散元件、聚焦元件和探测元件等元器件，通过在入射光的照射下形成光谱仪成像系统的物点，使狭缝发出的光线变为平行光，准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上。通常采用光栅或棱镜，使光信号在空间上按波长分散开来，现在主要采用光栅，聚焦色散后的光束，使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一像点对应于一特定波长。将成分复杂的复色光分解在空间上，按波长分开的单色光。

现有的光谱测量方法中入射狭缝只允许很窄的光束进入光谱仪，目的是最大限度的减小光束分光后不同波长的光在空间上重叠而降低分辨率，越是高分辨的光谱仪其入射狭缝越窄。为了提高光谱分辨率，光栅要刻制的非常精密，一毫米达到几百甚至几千条蚀刻线，因此不仅光栅的成本较高，而且光栅分光后大约只有1％的光强可利用。狭缝进来的光本来就已经很弱了，再有99％的光不能利用，剩下的1％还要在空间上展开，而且这1％只有一部分落在探测元件上，其利用率非常低。为了分光后的光线能在空间上充分展开，探测元件就要与色散元件拉开足够的距离，再加上复杂的准直和聚光光路，光谱仪的体积不得不做的很大。通常光谱仪根据测量范围配备不同的光栅，如可见光范围、红外范围、紫外范围等，光栅位置和探测器位置以及光路是固定的，如要改变测量范围，不仅要更换光栅，还要变更光路和探测元件及其位置，操作复杂。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题的一种光谱测量方法和相应的一种光谱测量装置。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了1、一种光谱测量装置，其特征在于，包括：

滤光片阵列，由若干不同透射光谱的滤光片按预设阵列排布形成，所述滤光片用于透射待测光线；

图像采集模块，用于采集所述滤光片阵列上的每个滤光片的透射光强并得到光强阵列图像；

数据处理模块，根据所述光强阵列图像中的光强矩阵与预设所述滤光片阵列的透射光谱矩阵，计算得到所述待测光线的光谱。

进一步地，所述图像采集模块包括CCD图像传感器或COMS图像传感器。

进一步地，所述滤光片的数量等于所述待测光线的待测波长位置数量。

进一步地，所述滤光片阵列中相邻的所述滤光片之间相互物理阻隔。

进一步地，所述滤光片阵列包括带有网格的滤光片框架和多个所述滤光片，所述滤光片固定在所述网格，且所述滤光片之间采用不透光材料阻隔。

进一步地，所述滤光片的透射光谱相互之间不含有线性关系或线性叠加关系。

进一步地，所述滤光片阵列与所述图像采集模块相对设置。