一种用于光谱展开的空间上的滤波器件

1.本发明属于光学技术领域，具体涉及一种用于光谱展开的空间上的滤波器件。


背景技术：

2.光谱仪是将波长组分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，通常由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线光谱。阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的部分，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、紫外线、x射线等等。通过光谱仪对光信息的抓取，以照相底片显影或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种组分。这种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。
3.可见光近红外光谱仪是一种用于环境科学技术及资源科学技术领域的分析仪器，常用于土壤、矿物、微生物、植物等物质结构的定性和定量分析。拉曼光谱仪是研究物质成分的判定与确认，应用于刑侦及珠宝等行业进行毒品的检测及宝石的鉴定等。该仪器以其结构简单、操作简便、测量快速高效准确著称。光谱探测大多采用光栅分光，然而由于光栅分光后不同级数的光谱信号相互干扰，影响光谱探测的精度。光谱范围宽的可见光近红外光谱仪和光谱精度高得拉曼光谱仪尤其需要克服此类问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述等问题，本发明公开一种用于光谱展开的空间上的滤波器件。
5.一种用于光谱展开的空间上的滤波器件，包括圆形的上下两层，下层为透明基底，上层为滤波元件和增透玻璃组合而成，滤波元件占了圆形的一部分，增透玻璃占了圆形的互补部分，滤波元件和增透玻璃的分界线为直线，滤波元件用于在光谱维度上滤除高级衍射杂散光；增透玻璃用于补偿玻璃带来的相移；增透玻璃分界的方向和光谱展开的方向垂直。
6.所述的滤波元件为有色玻璃，截止波长针对需要滤除高级衍射杂散光波段。
7.所述的增透玻璃和滤波元件的尺寸和位置由光栅的光谱展开的干扰位置来确定。
8.所述的滤波元件和增透玻璃通过光学粘合剂进行粘合而成。
9.所述的透明基底的材料包括透明玻璃、树脂。
10.所述的上下两层通过粘合固定。
11.所述的滤波器件，用于可见光-近红外光谱或拉曼光谱探测，滤除光谱上的相互干扰。
12.本发明的有益效果：光谱探测仪器中，由于光栅分光产生从短波到长波的一级衍射和二级衍射等。一级衍射能量相对较强，通常被用作光谱探测。然而不同波长的一级衍射和二级衍射在某些光谱展开位置会产生重叠，从而相互干扰，影响探测精度。传统的方法是采用相机镀膜，在
可见光和近红外光重叠的部分镀上长通滤波的膜层，来滤除可见光的二级衍射。本发明克服了相机镀膜的成本高的问题，提出一种用于光谱展开的空间上的滤波器件，放置在近红外光谱展开位置的滤波元件将滤除可见光的二级衍射对红外光谱的干扰。通过设计光学元件，在系统感光面上呈现出精准的光谱分布。本发明对光谱探测特别是可见光-近红外光谱和拉曼探测等具有重要意义。
附图说明
13.图1是用于光谱展开的空间上的滤波器件的一种结构示意图；图中，滤波元件1、增透玻璃2、透明基底3。
14.图2是采用本发明的光谱仪采集标准汞灯的原始图像。
15.图3是采用本发明的光谱仪采集标准汞灯的图像像素和波长的拟合线性关系。
16.图4是采用本发明的光谱仪定标后采集标准汞灯的光谱数据。
具体实施方式
17.下面结合附图以及具体实例对本发明进行说明。
实施例
18.如图1所示，一种用于光谱展开的空间上的滤波器件，包括圆形的上下两层，下层为透明基3底，上层为滤波元件1和增透玻璃2组合而成，滤波元件1占了圆形的一部分，增透玻璃2占了圆形的互补部分，滤波元件1和增透玻璃2的分界线为直线。
19.滤波元件1用于在光谱维度上滤除高级衍射杂散光；增透玻璃2用于补偿玻璃带来的相移；增透玻璃分界的方向和光谱展开的方向垂直。
20.所述的滤波元件1为有色玻璃，截止波长针对需要滤除高级衍射杂散光波段。
21.所述的增透玻璃和滤波元件的尺寸和位置由光栅的光谱展开的干扰位置来确定。
22.所述的滤波元件1和增透玻璃2可通过光学粘合剂进行粘合而成。
23.所述的透明基底3的材料可为透明玻璃、树脂等。
24.所述的上下两层可通过粘合固定。
25.所述的滤波器件，用于可见光-近红外光谱或拉曼光谱探测，滤除光谱上的相互干扰。
26.制作实施例所述的滤波器件的制作方法，先将增透玻璃和滤波元件裁剪为相等尺寸圆形。圆形增透玻璃和滤波元件沿着一个方向裁剪一刀。圆形增透玻璃和滤波元件互补的交界线处用光学粘合剂进行粘合。底部采用透明基底继续进行粘合固定。制作的光学元件可以来滤除光谱上相互干扰的问题，实现可见光-近红外光谱和拉曼光谱精确探测。增透玻璃和滤波元件尺寸和感光幅面大小相当。裁剪圆形增透玻璃的方向和光谱展开的方向垂直。裁剪圆形增透玻璃和滤波元件的尺寸和位置由光栅的光谱展开的干扰位置来确定。
27.应用实施例为了进一步说明本实例，根据本发明制作了可见光-近红外高光谱成像仪器。一种
用于光谱展开的空间上的滤波器件被安装在相机感光面前方的螺纹口内，由螺纹环进行固定。采用本发明制造可见光-近红外高光谱成像仪采用标准汞灯进行测试，采集的图像如图2所示，图像像素坐标和波长坐标的拟合线性关系如图3所示。在没有安装本发明的滤波光学元件时，由于可见光二级衍射会在近红外光一级衍射的范围之内，因此光谱纬度上相互干扰。导致光谱探测上在近红外波段会有误差。安装了本发明的滤波光学器件时，放置光谱展开位置的滤波元件将滤除了可见光二级衍射的干扰，如图4所示，系统探测的光谱数据和标准的光谱数据是一致的。
28.上述描述中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施方案仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。本发明的保护范围由所附权利要求及其任何等同物给出。


技术特征：
1.一种用于光谱展开的空间上的滤波器件，其特征在于：包括圆形的上下两层，下层为透明基底，上层为滤波元件和增透玻璃组合而成，滤波元件占了圆形的一部分，增透玻璃占了圆形的互补部分，滤波元件和增透玻璃的分界线为直线，滤波元件用于在光谱维度上滤除高级衍射杂散光；增透玻璃用于补偿玻璃带来的相移；增透玻璃分界的方向和光谱展开的方向垂直。2.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：所述的滤波元件为有色玻璃，截止波长针对需要滤除高级衍射杂散光波段。3.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：所述的增透玻璃和滤波元件的尺寸和位置由光栅的光谱展开的干扰位置来确定。4.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：所述的滤波元件和增透玻璃通过光学粘合剂进行粘合而成。5.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：所述的透明基底3的材料包括透明玻璃、树脂。6.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：所述的上下两层通过粘合固定。7.根据权利要求1所述的滤波器件，其特征在于：用于可见光-近红外光谱或拉曼光谱探测，滤除光谱上的相互干扰。

技术总结
本发明公开一种用于光谱展开的空间上的滤波器件，包括圆形的上下两层，下层为透明基底，上层为滤波元件和增透玻璃组合而成，滤波元件占了圆形的一部分，增透玻璃占了圆形的互补部分，滤波元件和增透玻璃的分界线为直线，滤波元件用于在光谱维度上滤除高级衍射杂散光；增透玻璃用于补偿玻璃带来的相移；增透玻璃分界的方向和光谱展开的方向垂直。所述的滤波元件为有色玻璃，截止波长针对需要滤除高级衍射杂散光波段。本发明通过设计光学元件，采用常见的滤波元件在不同波长一级衍射和二级衍射的交叉地带滤除二级衍射等的干扰。在系统感光面上呈现出精准的光谱分布。本发明对光谱探测特别是可见光-近红外光谱和拉曼探测等具有重要意义。有重要意义。有重要意义。


技术研发人员：何赛灵 罗晶
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2021.12.25
技术公布日：2022/5/25