模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪
本技术专利涉及成像光谱
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
1、技术目的。本技术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、本技术所采用的技术方案。本技术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。更进一步具体实施方式中，第三转接件套在第一转接件上，第二转接件具有与第三转接件相匹配的外螺纹和第二转接件的导向槽，第三转接件与第一转接件通过螺钉固定，旋转第三转接件时，第二转接件向前移动，狭缝固定在第二转接件上，通过第三转接件调节狭缝与透镜之间的距离。更进一步具体实施方式中，还包括外壳右端、主体外壳和左端外壳，主体外壳与左端外壳以螺钉的形式连接，主体外壳与外壳右端以螺钉的形式连接。3、本技术所产生的技术效果。(1)本技术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。(2)本技术采用了模块化设计，方便调节和组装。(3)本技术采用CMOS相机作为感光元件，具有较低功耗和较高帧率。附图说明图1为系统的光路结构。图2为系统的整体外观结构图。图3为系统的详细结构。图4为分光模块组装结构图。图5为组装内部结构视图。图6为推扫式可见光/近红外成像光谱仪与无人机安装图。附图标记说明：透镜1，狭缝2，第一非球面消色差透镜3-1，第二非球面消色差透镜3-2，分光模块4，外壳右端5，面阵CMOS相机6,第一固定卡环7-1,第二固定卡环7-2,第三固定卡环7-3,第四固定卡环7-4，转接件8，左端外壳9，透镜固定装置10，第一楔形棱镜11-1和第二楔形棱镜11-2，棱镜固定装置12，透射光栅13，固定装置14，第一转接件15-1，第二转接件15-2，第三转接件15-3，主体外壳16，无人机A,固定装置B,推扫式可见光/近红外成像光谱仪C。具体实施方式实施例1下面结合附图1-6对本技术作进一步说明。1、具体结构：一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪光路结构如图1所示。依次同轴设置透镜1、狭缝2、第一非球面消色差透镜3-1、分光模块4、第二非球面消色差透镜3-2、、面阵CMOS相机6,外界光经透镜1聚焦到狭缝2上，狭缝经第一非球面消色差透镜3-1准直，然后经过分光模块4进行分光，最后，经过第二非球面消色差透镜3-2，聚焦到面阵CMOS相机6上。分光模块可拆卸设置，由第一楔形棱镜11-1、透射光栅13和第二楔形棱镜11-2，同轴设置依次排列组成。可以通过改变楔形棱镜的楔角来调整相机上的光谱范围。与传统的推扫式成像光谱仪相比，系统采用了非球面消色差透镜来代替非球面透镜，或者透镜组，在准直的同时，对系统的色差进行了校正，具有结构紧凑，色差小的特点。此外，使用CMOS相机作为感光元件，降低了系统的功耗。如图4和图5所示，所述的分光模块还包括第一固定卡环7-1、第二固定卡环7-2、第三固定卡环7-3、透镜固定装置10、棱镜固定装置12、固定装置14，所述的棱镜固定装置12和固定装置14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13相匹配的凹槽用于固定方形透射光栅13，外部端分别设置与圆形第一楔形棱镜11-1、第二楔形棱镜11-2相匹配的凹槽用于固定第一楔形棱镜11-1、第二楔形棱镜11-2，第一楔形棱镜11-1通过第二固定卡环7-2固定在棱镜固定装置12上，第二楔形棱镜11-2通过第三固定卡环7-3固定在固定装置14上，将第一非球面消色差透镜3-1放置在透镜固定装置10中，通过第一固定卡环7-1固定，透镜固定装置10以螺纹连接的方式连接到分光模块上。如图3所示，本技术还包括第一转接件15-1，第二转接件15-2，第三转接件15-3，第二转接件15-2以法兰的形式连接到分光模块，然后用螺钉固定，第二非球面消色差透镜3-2放置在第二转接件15-2中，然后用第四固定卡环7-4固定。第三转接件15-3套在第一转接件15-2上，第二转接件15-2具有与第三转接件15-3相匹配的外螺纹和第二转接件15-2的导向槽，第三转接件15-3与第一转接件15-1通过螺钉固定，旋转第三转接件15-3时，第二转接件15-2向前移动，狭缝2固定在第二转接件15-2上，通过第三转接件15-3调节狭缝与透镜之间的距离。还包括外壳右端5、转接件8、左端外壳9、主体外壳16，左端外壳9以螺纹连接的方式与透镜固定装置10连接，转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：依次同轴设置透镜(1)、狭缝(2)、第一非球面消色差透镜(3‑1)、分光模块(4)、第二非球面消色差透镜(3‑2)、面阵CMOS相机(6)，外界光经透镜(1)聚焦到狭缝(2)上，狭缝经第一非球面消色差透镜(3‑1)准直，然后经过分光模块(4)进行分光，最后，经过第二非球面消色差透镜(3‑2)，聚焦到面阵CMOS相机(6)上。

【技术特征摘要】
1.一种模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：依次同轴设置透镜(1)、狭缝(2)、第一非球面消色差透镜(3-1)、分光模块(4)、第二非球面消色差透镜(3-2)、面阵CMOS相机(6)，外界光经透镜(1)聚焦到狭缝(2)上，狭缝经第一非球面消色差透镜(3-1)准直，然后经过分光模块(4)进行分光，最后，经过第二非球面消色差透镜(3-2)，聚焦到面阵CMOS相机(6)上。2.根据权利要求1所述的模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：所述的分光模块可拆卸设置。3.根据权利要求1所述的模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：分光模块由第一楔形棱镜(11-1)、透射光栅(13)和第二楔形棱镜(11-2)，同轴设置依次排列组成。4.根据权利要求2或3所述的模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：所述的分光模块还包括棱镜固定装置(12)、固定装置(14)，所述的棱镜固定装置(12)和固定装置(14)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(13)相匹配的凹槽用于固定方形透射光栅(13)，外部端分别设置与圆形第一楔形棱镜(11-1)、第二楔形棱镜(11-2)相匹配的凹槽用于固定第一楔形棱镜(11-1)、第二楔形棱镜(11-2)。5.根据权利要求4所述的模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：还包括第二固定卡环(7-2)、第三固定卡环(7-3)，第一楔形棱镜(11-1)通过第二固定卡环(7-2)固定在棱镜固定装置(12)上，第二楔形棱镜(11-2)通过第三固定卡环(7-3)固定在固定装置(14)上。6.根据权利要求1所述的模块化推扫式可见光/近红外成像光谱仪，其特征在于：还包括第一固定卡环(7-1)、透...

【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，李静伟，蔡夫鸿，
申请(专利权)人：苏州优函信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32