[发明专利]手机内置式微型光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱仪，具体是指一种微型光谱仪。

背景技术

目前光谱技术被广泛应用于环境监测、法医鉴定、生物医学、科技农业、交通、资源勘探与开发、防伪检测、军事分析等方面。由于绝大部分光谱仪器都属于大型精密仪器，采用的都是以空间色散为原理的光栅或棱镜分光方式，以及以干涉为原理的傅立叶变换分光方式，这些分光方式导致了分光系统体积庞大、抗震性能低，只能在实验室和车间等相对固定的场所使用，难以满足现场和野外检测等方面的应用需求，更无法普及应用到人们的日常生活中。近几年集成滤光片技术不断发展，集成滤光片的体积越来越小，成本越来越低。如2006年中国专利局公告的由上海欧菲尔光电技术有限公司；中国科学院上海技术物理研究所；苏州市光电元件厂申报的，授权公告号为CN1862296，申请号为200610027388.X，名称是《微型集成窄带滤光片列阵及其制备方法》的发明，公开了一种可以防止各滤光通道之间串音和节约成本的微型集成窄带滤光片列阵及其制备方法。

集成滤光片技术的发展，给光谱技术的普及创造了条件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种手机内置式微型光谱仪。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

手机内置式微型光谱仪，包括一个照相手机本体，其特征在于：所述照相手机本体内的CCD芯片感光面上装有集成窄带滤光片列阵。

所述集成窄带滤光片列阵，由下层膜系、间隔层和上层膜系构成。

下层膜系结构为(LH)5，间隔层结构为xL，上层膜系结构为(HL)5，上层膜系与下层膜系形成镜面对称，H表示厚度为λ0/4的高折射率膜层，L表示厚度为λ0/4的低折射率膜层，λ0为初始窄带滤光片的中心波长，下标数值5表示高折射率膜层和低折射率膜层交替叠层的次数，1＜x＜5，每个窄带滤光片的x值不同，以致每个窄带滤光片的间隔层厚度值xL不同。高折射率膜层可以是五氧化二钽膜层，低折射率膜层可以是二氧化硅膜层。

工作原理，光线从镜头射入，经过集成窄带滤光片后，使不同波长的光分散在空间的不同区域。由于集成窄带滤光片位于CCD芯片感光面之前，所以从集成窄带滤光片不同位置射出不同波长的光照射在CCD芯片感光面的不同光敏元上，CCD芯片不同的光敏元给出不同波长的光所对应的强度信息，即光谱信息。随后将该光谱信息导入照相手机的数据处理系统，通过相应的处理，形成一幅光谱图象，并显示在照相手机的显示屏上。还可以进一步对光谱进行处理，得出被测量物的基本信息。

本发明的使用方法是：使用时，类似于用照相手机拍照，只需连续拍摄两张光谱图片：先拍一张没有样品的光谱图a，以作参考；接着在相同条件下拍摄另一张含有样品的光谱图b。然后由照相手机自动进行数据处理，将样品光谱图b比对参考光谱图a(这种简单运算功能只需对手机芯片和软件稍作改进即可实现)，扣除各种背景的影响就可以得到样品本身的光谱图。最后可像处理手机短信那样处理光谱图，即进行存储、发送或者删除等操作。如果照相手机存储空间足够的话，还可在照相手机内预先存储一些常见物品的标准光谱数据，这样就可将所测物品的光谱与标准光谱进行比较，使用起来非常方便快捷，而且是非接触、非破坏性的检测。这种手机内置式微型光谱仪不会明显增加成本，而手机本身的各种功能依然保留，因此它将会是一种使用方便、普及率极高的微型光谱仪。

有益效果：

1.结构简单、成本极低

由于整个手机内置式微型光谱仪充分利用了照相手机现有的各主体结构和功能，只外加了一个体积很小的集成窄带滤光片列阵，既保持了照相手机原有的结构，大大地降低了制作成本，与传统光谱仪相比，其成本极其低廉。

2.小巧、便携

由于整个手机内置式微型光谱仪的主体就是照相手机，因此非常小巧、便携。

3.操作简便、功能多

由于没有改变照相手机本身的芯片结构和外观，操作和照相手机一样简便；而且照相手机原有的通讯、娱乐等功能都完全保留下来，属于多功能微型光谱仪；还可利用照相手机本身的通讯功能，随时随地获取光谱信息并瞬间发送到世界各地。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，图2为集成窄带滤光片与透光光谱对应图，图3为1×16集成窄带滤光片与CCD芯片对应图，图4为16×16集成窄带滤光片与CCD芯片对应图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。