(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210874356.2 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 长春长光辰谱科技有限公司 地址 130102 吉林省长 春市北湖科技 开发 区明溪路1759 号吉林省光电子产业孵 化器有限公司B101室 (72)发明人 杨飞　张卓　林弘杨　孙胜春　 (74)专利代理 机构 长春中科长光知识产权代理 事务所(普通 合伙) 22218 专利代理师 陈陶 (51)Int.Cl. G01J 3/02(2006.01) G01J 3/28(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/64(2006.01) (54)发明名称 基于台阶滤光片的定点批量采集微型光谱 仪 (57)摘要 本发明涉及光谱 数据采集的技术领域， 具体 涉及一种基于台阶滤光片的定点批量采集微型 光谱仪， 微型光谱仪包括面阵探测器、 台阶滤光 片以及光纤探头阵列； 台阶滤光片用于实现光谱 分光， 台阶滤光片粘贴在面阵探测器上， 位于面 阵探测器与光纤探头阵列之间； 台阶滤光片沿像 元的行方向上波长呈台阶式变化， 同一行的像元 中， 不同位置的像元对应的波长不同； 同一列的 像元中， 不同位置的像元对应的波长相同。 面阵 探测器用于接收经过台阶滤光片分光的谱带能 量； 光纤探头阵列包括多个光纤探头。 本发明所 提供的微型光谱仪， 可以快速定点批量采集固定 点位的光谱 数据， 有效提高了批量采集的工作效 率， 结构紧凑， 体积小， 成本低。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115200704 A 2022.10.18 CN 115200704 A 1.一种基于台阶滤光片的定点批量采集微型光谱仪， 其特征在于， 所述微型光谱仪包 括面阵探测器、 台阶滤光片以及光纤探 头阵列； 所述台阶滤光片用于实现光谱分光， 所述台阶滤光片粘贴在所述面阵探测器上， 位于 所述面阵探测器与所述 光纤探头阵列之间； 所述的台阶滤光片沿像元的行方向上波长呈台阶式变化， 同一行的像元中， 不同位置 的像元对应的波长不同； 同一列的像元中， 不同位置的像元对应的波长相同； 所述面阵探测器用于 接收经过所述台阶滤光片分光的谱带能量； 所述光纤探头阵列包括多个光纤探头， 射入多个所述光纤探头的光线分别入射到所述 面阵探测器的多个不同区域， 多个不同区域内的多个不同位置 分别获得待测目标的多个不 同谱段的光谱特 征， 进而同时获取 所述待测目标多个不同点 位的光谱数据； 所述光纤探头阵列中所述光纤探头的个数最多为(所述台阶滤光片的周期数 ×所述面 阵探测器的像元的行 数)/2。 2.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述光纤探头为Y型光纤探头， 所述Y 型光纤探头包括单头端和双头端， 所述单头端连接到所述台阶滤光片的表面， 所述双头端 分别连接光源和采集 点。 3.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述台阶滤光片的波长变化方向平行 于所述面阵探测器的行 方向。 4.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述台阶滤光片的尺寸不小于所述面 阵探测器在相应方向上的尺寸。 5.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述台阶滤光片的光谱范围为可见范 围、 红外范围或者可 见‑红外范围。 6.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述台阶滤光片的波长包含多个 台阶 变化周期， 可以为包含多个周期的一整片； 也可以为规格相同的多个单周期滤光片拼接成 的一大片， 拼接所用的单周期 台阶滤光片的台阶级数应相同， 且各单周期 台阶滤光片的波 长覆盖范围应与包 含多个周期的一整片相同。 7.如权利要求1所述的微型光谱仪， 其特征在于， 所述面阵探测器的分辨率为w ×h， h为 行方向的像元数； 所述台阶滤光片包含n个波长变化周期， 所述光纤探头阵列的每行共n个 光纤探头， 对应n个不同的采集点位， 所述光纤探头阵列共包含w ×n个光纤探头； 所述台阶 滤光片的每个波长变化周期包含m个台阶， 每个波长变化周期包含m个不同的光谱通道， 则 所述台阶滤光片的每 个光谱通道 覆盖的面阵探测器的单 行像元数p的个数为： 8.如权利要求7所述的微型光谱仪， 其特征在于， 单个所述采集点位的不同的光谱通道 的采集结果 为： 其中， Grayi为单个所述采集点位 中第i个光谱通道采集的灰度 值， Grayij为单个所述采 集点位中第i个光谱通道中的第j个 像元的灰度值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115200704 A 2基于台阶滤光片的定点批量采集 微型光谱 仪 技术领域 [0001]本发明涉及 光谱数据采集的技术领域， 特别涉及 一种基于台阶滤光片的定点批量 采集微型光谱仪 。 背景技术 [0002]光谱仪是一种重要的科学仪器， 随着光谱技术的快速发展， 光谱仪在各个领域得 到了广泛的应用。 基于光栅分光的光谱仪由于其光路结构的影响， 一般体积大、 成本高， 非 成像光谱仪大多数为单点式， 每次只能采集 一个样本点。 发明内容 [0003]本发明为解决上述问题， 提供一种新型结构的基于台阶滤光片的可快速定点批量 采集的微型光谱仪 。 [0004]本发明提供的一种基于台阶滤光片的定点批量采集微型光谱仪， 所述微型光谱仪 包括面阵探测器、 台阶滤光片以及光纤探 头阵列； [0005]所述台阶滤光片用于实现光谱分光， 所述台阶滤光片粘贴在所述面阵探测器上， 位于所述 面阵探测器与所述 光纤探头阵列之间； [0006]所述的台阶滤光片沿像元的行方向上波长呈台阶式变化， 同一行的像元中， 不 同 位置的像元对应的波长不同； 同一列的像元中， 不同位置的像元对应的波长相同； [0007]所述面阵探测器用于 接收经过所述台阶滤光片分光的谱带能量； [0008]所述光纤探头阵列包括多个光纤探头， 射入多个所述光纤探头的光线分别入射到 所述面阵探测器的多个不同区域， 多个不同区域内的多个不同位置 分别获得待测目标的多 个不同谱段的光谱特征， 进而同时获取所述待测目标多个不同点位的光谱数据； 所述光纤 探头阵列中所述光纤探头的个数最多为(所述台阶滤光片的周期数 ×所述面阵探测器的像 元的行数)/2。 [0009]优选的， 所述光纤探头为Y型光纤探头， 所述Y型光纤探头包括单头端和双头端， 所 述单头端连接 到所述台阶滤光片的表面， 所述双头端分别连接光源和采集 点。 [0010]优选的， 所述台阶滤光片的波长变化方向平行于所述 面阵探测器的行 方向。 [0011]优选的， 所述台阶滤光片的尺寸 不小于所述 面阵探测器在相应方向上的尺寸； [0012]优选的， 所述台阶滤光片的光谱范围为可 见范围、 红外范围或者可 见‑红外范围； [0013]优选的， 所述台阶滤光片的波长包含多个台阶变化周期， 可以为包含多个周期的 一整片； 也可以为规格相同的多个单周期滤光片拼接成的一大片， 拼接所用的单周期 台阶 滤光片的台阶级 数应相同， 且各单周期台阶滤光片的波长覆盖范围应与包含多个周期的一 整片相同。 [0014]本发明所提供的快速定点批量采集的微型光谱仪， 解决了荧光试剂检测过程中对 试剂阵列进行光谱检测时耗费时间长的问题， 通过光纤探头阵列， 与粘贴好台阶滤光片的 面阵探测器相配合， 通过台阶滤光片实现光谱分光， 通过光纤探头阵列对试剂阵列进行光说　明　书 1/4 页 3 CN 115200704 A 3