[发明专利]模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪

说明书

本发明公开了一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，依次同轴设置透镜、狭缝、第一非球面消色差透镜、分光模块、第二非球面消色差透镜、面阵CMOS相机，外界光经透镜聚焦到狭缝上，狭缝经第一非球面消色差透镜准直，然后经过分光模块进行分光，最后，经过第二非球面消色差透镜，聚焦到面阵CMOS相机上。分光模块由楔形棱镜、透射光栅、楔形棱镜组成，可以通过改变棱镜的楔角，来调节相机上的光谱范围。本发明采用非球面消色差透镜作为准直透镜和聚焦透镜，简化了系统结构，同时保证系统具有较好的色差表现；采用了模块化设计，方便调节和组装。采用CMOS相机作为感光元件，具有较低功耗和较高帧率。

技术领域

本发明涉及成像光谱技术领域，通过改进传统推扫式成像光谱仪结构，降低现有成像光谱仪的功耗、成本以及有效准直消色差，同时，进行了模块化的系统设计，方便调试和组装。

背景技术

成像光谱仪，将数字成像技术和光谱技术结合在一起，能够同时获得目标的二维图像信息和光谱信息，可以应用在航空、航天等观测系统上，实现对地目标观测，用来监控植物生长，鉴别植物类型，以及鉴别军事伪装等。按其扫描方式不同，成像光谱仪可以分为三类：摆扫式，推扫式，和凝视型成像光谱仪。按其分光方式不同，可以分为光栅型、棱镜型、干涉型、滤光片型成像光谱仪。以光栅为分光器件的推扫式成像光谱仪一般由成像镜头，狭缝，准直镜，光栅，汇聚镜，面阵相机等组成。在此，我们提出了一种基于非球面消色差透镜和面阵CMOS相机的推扫式可见光/近红外成像光谱仪，并对系统进行了模块化设计，使系统具有结构紧凑，色差小，功耗小，光谱分辨率高，便于调试跟组装等优点。

发明内容

1、发明目的。

本发明提出了一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，以解决现有技术中结构比较复杂，成本比较高等问题。

2、发明所采用的技术方案。

本发明提出一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，依次同轴设置透镜、狭缝、第一非球面消色差透镜、分光模块、第二非球面消色差透镜、面阵CMOS相机。外界光经透镜或者成像聚焦到狭缝上，狭缝经第一非球面消色差透镜准直，然后经过分光模块进行分光，最后，经过第二非球面消色差透镜，聚焦到面阵CMOS相机上。

为了降低成本，便于组装，所述的分光模块可拆卸设置。

更进一步具体实施方式中，所述的分光模块由第一楔形棱镜、透射光栅和第二楔形棱镜，同轴设置依次排列组成。

更进一步具体实施方式中，所述的分光模块组装所采用的结构如下：所述的分光模块包括棱镜固定装置、固定装置，所述的棱镜固定装置和固定装置都为圆柱形装置，通过法兰相对固定，其两者相对的内部设有与方形透射光栅相匹配的凹槽用于固定方形透射光栅，外部端分别设置与圆形第一楔形棱镜、第二楔形棱镜相匹配的凹槽用于固定第一楔形棱镜、第二楔形棱镜。

更进一步具体实施方式中，还包括第二固定卡环、第三固定卡环，第一楔形棱镜通过第二固定卡环固定在棱镜固定装置上，第二楔形棱镜通过第三固定卡环固定在固定装置上。

更进一步具体实施方式中，第一非球面消色差透镜固定采用如下方式：还包括第一固定卡环、透镜固定装置，将第一非球面消色差透镜放置在透镜固定装置中，通过第一固定卡环固定，透镜固定装置以螺纹连接的方式连接到分光模块上。

更进一步具体实施方式中，转接件安装使用方式如下：还包括转接件、左端外壳，左端外壳以螺纹连接的方式与透镜固定装置连接，转接件与相机以C口螺纹的方式连接，转接件套在左端外壳上，通过调整转接件和左端外壳之间的相对位置，来确保相机的感光面在第一非球面消色差透镜的焦平面上。

更进一步具体实施方式中，还包括第一转接件，第二转接件，第三转接件，第二转接件法兰的形式连接到分光模块，第二非球面消色差透镜放置在第二转接件中，然后用第四固定卡环固定。