[实用新型]一种画幅式连续变焦光谱成像仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种画幅式连续变焦光谱成像仪，属于光谱成像仪器技术领域。

背景技术

光谱成像技术是成像技术与光谱技术的有机结合，光谱成像所获取的目标的光谱图像数据既能反应目标的形态信息，又能反映目标的化学组成信息，使得光学探测的信息量大大增加，因此广泛应用于生物医学、农业生产、工业过程控制、航空航天遥感、材料科学等领域。

光谱成像仪有多种实现方式，如棱镜色散型、光栅色散型、傅里叶变换型等。但是，目前主要的光谱成像仪都采用定焦光学系统，对于单个光谱成像仪来说，其总视场和瞬时视场角都是固定不变的。目标距离远时观测范围大，但空间分辨率低；目标距离近时，空间分辨率高，但视场很小。虽然具有不同焦距的前置镜头可以更换，但是这样操作的灵活性大大下降。另外，采用狭缝色散形式的光谱成像仪，如申请号201410200085.8一种光谱测量范围及分辨率可调的变焦光谱仪，包括有入射狭缝、准直镜头、分光元件、面阵CCD及计算机，但是采用狭缝色散形式的光谱成像仪，空间信息需要扫描来完成，调整焦距和定焦过程较为复杂。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种画幅式连续变焦光谱成像仪，该成像仪结构能够实现画幅式光谱成像，还能够连续变焦，在不改变目标距离的情况下实现空间分辨率的调整，使得光谱成像的应用更加灵活。

为达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来具体实现：

本实用新型提供了一种画幅式连续变焦光谱成像仪，该成像仪包括变焦镜头、中继镜组、滤光片、面阵图像传感器，所述中继镜组由中心对称的中继镜前组和中继镜后组组成；滤光片置于所述中继镜前组和中继镜后组之间的平行光路中，所述变焦镜头、中继镜前组、滤光片、中继镜后组、面阵图像传感器顺序放置在同一光轴上。

优选的，画幅式连续变焦光谱成像仪，还包括控制与图像采集系统，所述控制与图像采集系统与所述滤光片和所述面阵图像传感器连接，控制滤光片和面阵图像传感器，实现图像采集、处理和存储。

进一步的，所述变焦镜头为复消色差范围覆盖该画幅式连续变焦光谱成像仪的工作波长范围的连续变焦复消色差镜头。控制成像光束的色散。

进一步的，所述中继镜组为物方远心和像方远心结构，中继镜前组和中继镜后组组成中继成像系统且同时为物方远心和像方远心设计，中继镜前组和中继镜后组完全对称，自动校正彗差、畸变和垂轴色差，具有平像场和复消色差功能，垂轴放大率为-1倍。

中继镜组中间有平行光路空间，用于放置滤光片。

进一步的，所述滤光片为滤光片转轮或液晶可调谐滤光器中的一种。

进一步的，所述面阵图像传感器为CCD面阵探测器或CMOS面阵探测器中的一种。

更进一步的，所述面阵图像传感器和所述控制与图像采集系统连接，将采集到的经滤光片滤光的单谱段图像传输至所述控制与图像采集系统进行处理并存储。

更进一步的，所述控制与图像采集系统和所述滤光片连接，完成滤光片的调谐。

进一步的，所述中继镜前组的物方焦面与变焦镜头的像面重合。

控制与图像采集系统可为具有控制与图像采集功能的硬件系统，如计算机，计算机可对滤光片和面阵图像传感器进行同步控制，每调谐一次滤光片，待稳定后，面阵图像传感器采集一个谱段的单色图像，然后再调谐一次滤光片，如此反复，直到采集完一系列光谱图像为止。

本实用新型的具体原理如下：

画幅式连续变焦光谱成像仪采用变焦镜头对目标成一次实像，一次实像像面与中继成像镜组前焦面重合，中继镜前组将一次成像光束准直后，再经过中继镜后组成二次实像，经放置在成像镜组的准直光路中的滤光片滤光处理，面阵图像传感器采集经可调谐滤光片滤光后的单谱段图像，通过控制与图像采集系统控制滤光片的调谐和图像传感器的图像采集与存储。

该实用新型的有益效果是：

可实现光谱成像仪的连续变焦，在不改变目标距离的情况下实现光学变倍，使得使用更加灵活；

采用画幅式成像，不需要空间维度的扫描，采集图像的空间配准精度更高；

中继成像镜组采用物方远心和像方远心设计，可以匹配不同出瞳位置的前置物镜，系统空间测量精度更高。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、目标；2、光轴；3、变焦镜头；4、中继镜前组；5、滤光片；6、中继镜后组；7、面阵图像传感器；8、控制与图像采集系统。