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手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-08-04 16:11:17

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-08-09 10:49:28
本发明适用于光谱仪技术领域,公开了一种手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪。手机光谱仪模块包括具有狭缝的壳体,所述壳体内设置有用于准直从所述狭缝入射的光线的平凸准直透镜,所述平凸准直透镜的一侧设置有用于反射经所述平凸准直透镜准直后的光线且将入射的复色光变为沿不同方向出射的单色光的反射光栅,所述壳体内还设置有用于对所述反射光栅出射的单色光进行聚集的球面反射镜,所述球面反射镜与所述手机镜头接收面之间设置有双凸透镜。手机光谱仪包括手机和上述的手机光谱仪模块。本发明提供的手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪,其光谱分辨率佳、结构紧凑,易于安装及扩展外设。
一种手机光谱仪模块,包括壳体,所述壳体的一端开设有用于作为光线入口的狭缝,其特征在于,所述壳体内设置有用于准直从所述狭缝入射的光线的平凸准直透镜,所述平凸准直透镜的一侧设置有用于反射经所述平凸准直透镜准直后的光线且将入射的复色光变为沿不同方向出射的单色光的反射光栅,所述壳体内还设置有用于对所述反射光栅出射的单色光进行聚集的球面反射镜,所述壳体的另一端为手机镜头接收面,所述球面反射镜与所述手机镜头接收面之间设置有双凸透镜,所述球面反射镜的聚集平面为光谱面,所述光谱面在所述双凸透镜的一倍焦距内。

光谱仪是食品检测、环境监测、生化分析、照明检测等领域的重要工具。随着日常、实时检测的需求越来越多,近二十年来光谱仪逐渐走出实验室,向着微小型化的趋势发展。目前主流的微型光谱仪以美国海洋光学、荷兰爱万提斯、日本滨松等公司产品为代表,大多基于切尼-特纳光路或平场凹面光栅光路,采用CCD/CM0S线阵探测器接收光谱,光谱数据通过USB/蓝牙等接口传输至电脑或嵌入式工控机显示分析。这样的微型光谱仪可做到手掌大小,具有紧凑便携、使用简便、测量快速等优点,其光谱分辨率足以满足一般应用领域的测量要求,价格不足万元,因此特别适合于现场原位快速检测,得到了广泛应用。随着移动互联网时代的到来,以手机为代表的移动设备已发展成为智能数据终端,这对于硬件开发的影响是深远的,各种与手机结合的设备不断推出,可以完成各种传感数据的采集、分析、上传等。如前所述,目前的微型光谱仪仍然是一个独立完整的硬件系统,包括光机、电路、显示外设等。对于手机而言,自带CMOS摄像头电路,能拍摄可见光光谱,手机屏幕则是显示外设,因此只需设计光机模块与手机装配结合,再辅以手机端软件,即可实现手机光谱仪。与现行主流的微型光谱仪相比,手机光谱仪实现了光谱仪模块与手机的结合,具有更良好的便携性,无需专门的电路和专门的显示外设,更低廉的成本(成本降低70%以上),更快捷的数据上传共享,直接通过移动互联网,而无需像现在一样从电脑或嵌入式工控机上传,用户仅仅通过手机就可以实现光谱检测的全部流程,从而更加容易普及应用。

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本发明提供的手机光谱仪模块及具有该手机光谱仪模块的手机光谱仪,其通过引入平凸准直透镜和球面反射镜聚焦,使手机光谱仪模块具有良好的光谱分辨率;引入双凸透镜成像将光谱面与手机摄像头的距离拉远,克服了手机拍微距物体的困难,同时又没有增大系统的尺寸,整体结构紧凑。此外,光入射面与出射面可平行,因此光谱仪模块的外形结构简单方正,易于安装及扩展外设。

技术合作

]本发明提供的手机光谱仪模块3兼容1S、Android、WP等系统的智能手机,当然,该手机光谱仪模块3也可应用于平板电脑等具有摄像头的智能设备中,本发明提供的手机光谱仪模块3,其系统光谱分辨率更高,检测精度更加优异,结构更加紧凑,光路结构设计更加合理,光入射面与成像面基本平行。光谱仪模块与手机装配简单,易于增加安装测量附件。

[0039] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。