[发明专利]扫描成像光谱仪系统

说明书

技术领域

本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种扫描成像光谱仪系统。

背景技术

上个世纪八十年代以来，光谱成像技术开始被广泛应用于航天航空遥感成像。通过飞行器搭载，在矿产与石油资源探测、水质及大气污染监测、精准农业和林业等领域取得了瞩目成就。目前，这项技术已经逐步渗透到生物医学、艺术品防伪鉴定、食品安全监测、疾病的控制与治疗等民用领域，获得了越来越广泛的研究与运用。

光谱成像技术从原理上分为多种，其中，色散型成像光谱仪是最早提出并获得实用化的成像光谱仪器，它具有原理简单、易于实现等优点。然而，基于色散型的成像光谱仪一般每次光谱成像针对一条地物，完成一组光谱成像过程才能够看到视场全局，并对视场进行选择，这大大的增加了成像区域选择的时间，降低了成像光谱仪系统的效率。另外，现在使用摆镜的成像光谱仪将摆镜安装在成像镜头的前方，工作时会引入背景杂散光，降低了数据质量。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种扫描成像光谱仪系统，能够减少背景杂散光干扰以及减小成像区域选择的时间，提高系统的效率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供了一种扫描成像光谱仪系统，包括成像镜头单元、扫描单元、预览成像单元、光谱分光单元、探测单元和计算机单元；

所述成像镜头单元，用于收集地物样品的漫反射光信号；

所述扫描单元包括摆镜，通过所述摆镜实现所述系统在预览模式与光谱成像模式之间的切换，当所述系统处于预览模式时，所述摆镜以静止的状态将所述漫反射光信号反射至所述预览成像单元，当所述系统处于光谱成像模式时，所述摆镜以摆扫的状态将所述漫反射光信号反射至光谱分光单元；

所述预览成像单元，用于将接收的漫反射光信号进行聚焦，并将所述聚焦后的漫反射光信号转向至所述探测单元的光敏面上；

所述光谱分光单元，用于对接收的漫反射光信号进行分光，并将所述分光得到的光信号反射至所述探测单元的光敏面上；

所述计算机单元，与所述探测单元相连，用于当所述系统处于预览模式时根据所述探测单元探测的信息得到预览信息，当所述系统处于光谱成像模式时根据所述探测单元探测的信息得到光谱信息。

进一步地，所述扫描单元位于所述成像镜头单元的后方，所述系统还包括外壳，所述扫描单元、预览成像单元、光谱分光单元以及探测单元均位于所述外壳内，形成封闭结构。

进一步地，所述扫描单元还包括电机和控制器，所述控制器通过所述电机对所述摆镜的状态进行控制，当所述系统处于预览模式时，所述控制器控制所述摆镜处于静止的状态，将所述漫反射光信号反射至所述预览成像单元，当所述系统处于光谱成像模式时，所述控制器控制所述摆镜处于摆扫的状态，将所述漫反射光信号反射至光谱分光单元。

进一步地，所述电机为步进电机或者伺服电机。

进一步地，所述预览成像单元包括第一反射镜、透镜、第二反射镜；

所述第一反射镜，用于将所述预览成像单元接收的漫反射光信号反射至所述透镜；

所述透镜，用于对漫反射光信号进行聚焦；

所述第二反射镜，用于将所述聚焦后的漫反射光信号反射至所述探测单元的光敏面上。

进一步地，所述光谱分光单元包括中继透镜、狭缝、第一球面反射镜、分光结构、第二球面反射镜；

所述中继透镜，用于将所述光谱分光单元接收的漫反射光信号聚焦在所述狭缝处；

所述狭缝，用于限制漫反射光信号的光通量；

所述第一球面反射镜，用于将透过所述狭缝的漫反射光信号聚焦到所述分光结构；

所述分光结构，用于对透过所述狭缝的漫反射光信号进行分光；

所述第二球面反射镜，用于将分光后得到的光信号聚焦至所述探测单元的光敏面上。

进一步地，所述分光结构为凸面光栅。

进一步地，所述探测单元为面阵探测器。

(三)有益效果

本发明通过单片摆镜实现系统在预览模式与光谱成像模式之间的切换，并同时完成光谱成像模式摆扫功能，减少了系统器件数量，减少系统复杂程度，增加了稳定性。预览模式因此可以减小成像区域选择的时间，提高系统的效率，有效利用野外时间的有效光照，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。本发明将扫描单元安装在成像镜头的后方，如此可以使用外壳将光学器件和探测器件封装在密闭环境中，有效的减少了背景杂散光的影响。

附图说明