[发明专利]双光路切换成像光谱系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，特别涉及一种双光路切换成像光谱系统。

背景技术

现阶段双光路切换成像光谱系统的研究主要是基于应用在航空航天领域的推扫型双光路切换成像光谱系统，对这一技术方法的研究正广泛展开，我们研制的高分辨地面成像光谱系统不仅在科学理论上具有重要创新，在工程化和应用中也带动了我国成像光谱技术和相关产品的发展。

双光路切换成像光谱系统解决了野外光谱测量过程中光谱辐射计难以和地面视场精确对应的问题，使得对应的地面视场范围和光谱图像像元大小相对应，得到精确的光谱定标。但是基于色散型的成像光谱仪一般都含有狭缝，一次成像只是针对一条扫描线的地物，等到完成一组扫描后才能辨别视场的范围，严重的影响了野外实验的进程,尤其是光照条件短暂的情况下。我们在中国科学院遥感与数字地球研究所原有专利“一种地面成像光谱测量系统”的基础上提出了双光路切换的概念，使用辅助光路快速浏览地物场景，选择感兴趣的区域，克服了光谱成像过程较慢，时间较长，不适用于选择视场区域的缺点。发展了高分辨地面成像光谱系统的新应用。

发明内容

本发明实施例提供一种双光路切换成像光谱系统，能够在光谱成像模式之前对成像视场进行快速浏览，切换到感兴趣的区域，减少光谱成像的准备时间。

本发明实施例采用如下技术方案：

一种双光路切换成像光谱系统，包括：摆镜扫描单元、光路切换单元、光谱分光单元、探测单元；

所述摆镜扫描单元承载待检测地样物品；

所述摆镜扫描单元承载的地物样品的漫反射光进入所述光谱分光单元；

所述光谱分光单元对所述漫反射光进行处分光理后汇聚到所述探测单元，所述探测单元进行光谱成像。

可选的，还包括：驱动控制单元、计算机单元；

所述光谱分光单元与所述探测单元相连，所述探测单元通过所述驱动控制单元与所述计算机单元连接。

可选的，所述的光路切换单元包括反射镜、中继透镜和平移台，所述摆镜扫描单元包括摆镜、成像镜头，所述光谱分光单元中设置有狭缝，所述光谱分光单元包括色散器件，所述探测单元包括面阵探测器；

所述反射镜用于光路的切换，所述中继透镜用于和所述成像镜头一起将地物样品成像到所述面阵探测器的光敏面上；

所述平移台用于带动所述反射镜移动；

所述反射镜镀膜的类型根据光谱分光单元的波长确定；

所述系统处于预览模式时，所述摆镜静止，所述系统只具有成像功能；

所述系统处于光谱成像模式时，所述摆镜摆扫，扫描线对应的地物漫反射光通过所述狭缝进入色散器件，色散后成像在所述面阵探测器上。

可选的，所述驱动控制单元为具有面阵探测器图像采集，光路切换单元平移台移动和摆镜扫描单元步进电机转动的功能的电路板；

或者，所述驱动控制单元为分离的控制卡和采集卡。

可选的，所述摆镜扫描单元包括地物样品、摆镜、步进电机、成像镜头；

所述地物样品为探测对象，所述摆镜为镀膜的反射镜，所述摆镜来回摆扫，对不同位置的地物样品进行探测；

所述步进电机与所述摆镜机械相连，带动所述摆镜来回摆扫；

所述成像镜头用于收集地物样品的漫反射信号并且成像到光谱分光单元的狭缝处，或者通过所述光路切换单元直接在面阵探测器光敏面上。

可选的，所述的光谱分光单元包括狭缝、准直透镜、色散器件、成像透镜；

所述狭缝用于限制进入光谱分光单元的光通量，进而与色散器件、面阵探测器一起决定了整个系统的光谱分辨率，其中

所述准直透镜将进入狭缝的光信号准直成平行光；

所述色散器件用于把入射光按照不同波长色散分开；

所述成像透镜将色散后的光汇聚成像在面阵探测器的光敏面上，所述准直透镜与所述成像透镜呈1:1的关系，位于所述色散器件两侧；

色散器件为具有色散功能的器件。

可选的，所述探测单元为面阵探测器，平行于狭缝的方向探测空间维信息，垂直狭缝的方向探测光谱维，所述面阵探测器为CCD或者sCMOS或者平板探测器。

可选的，所述驱动控制单元为FPGA电路板，用于控制所述面阵探测器的采集，所述摆镜扫描单元中步进电机的转动和所述光路切换单元中位移台移动。

可选的，所述光谱分光单为光栅-棱镜-光栅的分光方式，或者滤光片转轮的分光方式，或者液晶可调滤光片的分光方式，或者声光可调滤光片的分光方式。