[发明专利]一种基于液晶可调谐滤光片的成像光谱仪及全光谱范围自动获取的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱仪领域，具体地涉及一种基于液晶可调谐滤光片的成像光谱仪及全光谱范围自动获取的方法。

背景技术

成像光谱是一种结合成像技术和光谱技术的新型技术，不仅能对物体进行空间成像，同时还能提供丰富的光谱信息。由于它具有光谱分辨率高、波段多、图像与光谱相结合等优点，使成像光谱技术在遥感、医学显微等领域的使用日益广泛，能够获取高分辨率的二维、三维地表图像，有效地区分和识别地表的物体，获取微小细胞组织的光谱图像。

现在目前应用的光谱仪一般为色散型光谱仪，但是色散型光谱仪探测灵敏度低，其空间分辨率、光谱分辨率以及对弱信号的探测能力都不能满足用户的需求，干涉成像光谱仪虽然具有高光谱分辨率与高能量利用率等优点，能够满足日益提升的应用需求，但是对于干涉成像光谱技术，其核心部件的分光部件对于获取合适的偏振光十分重要，因此成本较多，操作较复杂，另一方面，现在的成像光谱技术需要感光元件产生数据信号、数字信号的处理以及后期处理等，因此现有的光谱仪的操作复杂，不能满足需求。

发明内容

本发明为了解决上述提到的现有的光谱仪存在的探测灵敏度低、全自动化水平低等问题，并满足应用场合所需的高光谱分辨率、高能量利用要求，以及自动化控制、自动化参数修正等其他要求，提供了以液晶可调谐滤光片为核心分光设置、CCD探测器为数字感光元件，并使用DSP处理器为计算、控制单元的成像光谱仪，能够获得高分辨率的光谱图像，并且控制液晶可调谐滤光片，实现光谱波段的任意调谐，利用DSP处理器与PC机的交互，实现光谱的自动获取及计算参数的自动修正，使用方便，成本较低，且后续处理方便快捷。

具体的，本发明提供一种基于液晶可调谐滤光片的成像光谱仪，其包括光谱仪以及远程控制装置，所述光谱仪与所述远程控制装置通讯连接；

所述光谱仪包括外壳、光学镜头以及液晶可调谐滤光片，所述外壳内部设置有CCD探测器、DSP处理器、控制器以及电源模块，所述光学镜头设置在所述外壳的外部，所述液晶可调谐滤光片设置在所述光学镜头的后部，物体的反射光通过光学镜头后再由液晶可调谐滤光片调谐滤波；

所述控制器与所述DSP处理器通讯连接，所述控制器能够根据所述DSP处理器发出的指令，控制液晶可调谐滤光片进行调谐，以适应全光谱范围；

所述CCD探测器与所述DSP处理器通讯连接，能够获取经过光学镜头及液晶可调谐滤光片的光，产生图像的数字信号，并传输给DSP处理器。

优选地，液晶可调谐滤光片由依次平行排列的多级单元级联而成，每一级单元包含有两个相互平行的偏振片，所述两个偏振片之间夹设有液晶延迟片，液晶延迟片的光轴与偏振片的透过方向存在45°的方位夹角，延迟片的厚度逐级增加，分别为d、2d、…、2N-1d，d是其中最薄的延迟片厚度，当光源通过其中一级单元时，由于沿液晶延迟片快、慢轴传播的两束光振动方向相同，而位相差是一定的，因此发生干涉作用。

优选地，所述外壳为塑料壳体或不锈钢壳体。

优选地，所述外壳设有镜头开孔、电源开口、通讯开口、电源开关以及指示灯。

优选地，所述光学镜头设置在所述外壳的镜头开孔处。

优选地，所述电源模块包括电源插头以及整流稳压模块，所述电源插头连接标准的市电电源插座，为光谱仪提供电源，所述整流稳压模块将市电经过整流稳压后，产生供仪器使用的直流电。

优选地，所述DSP处理器通过USB通讯模块连接远程控制装置，用于将所述DSP处理器计算处理后的光谱数据传输给所述远程控制装置，同时，将所述远程控制装置发出的用户指令传输给所述DSP处理器。

优选地，所述远程控制装置为计算机。

优选的，本发明还提供一种全光谱范围自动获取的方法，其步骤如下所述：

S1、待测物体的反射光经过光学镜头，再由液晶可调谐滤光片进行调谐滤光，在CCD探测器上成像，将数字信号传输给DSP处理器，DSP处理器处理后，经过USB通讯模块传输给远程控制装置；

S2、远程控制装置获取特定波长的光谱图像信息后，根据设置要求，通过USB通讯模块向DSP处理器发出新的波长指令；

S3、DSP处理器获取新的波长指令，控制控制器对液晶可调谐滤光片中的液晶延迟片进行调整，以达到调谐功能，确定新的中心波长；

S4、重复步骤S1-S3，直到获取所有不同波长的光谱图像为止。

优选地，本发明还提供一种基于上述的全光谱范围自动获取方法的成像光谱仪的自动修正方法，其步骤如下：

S1、通过标准仪器获取待测物体的实际地物偏振信息；