本發明涉及光學圖像處理儀器領域,具體涉及一種可視化對焦高光譜成像儀。
背景技術:
光譜成像技術可以同時獲取包含二維空間信息和一維光譜信息的三維數據立方體,在環境監測、礦物偵探、農業遙感等領域應用越來越廣泛。但色散形式的高光譜成像儀的原理是在一次像面上放置狹縫,狹縫像色散后,由焦面探測器接收,從而系統單次曝光無法獲取二維空間像,也無法判斷望遠物鏡對焦是否準確。
為了判斷物鏡對焦是否準確,需推掃成像后,對圖像進行處理,還原出二維空間像后,再根據空間像的清晰程度判斷物鏡是否離焦,若物鏡不在最佳對焦裝調,則需調整后,再次推掃采集數據,復原二維空間像,再次判斷,直至將物鏡調整至最佳對焦狀態為止。因此,傳統色散高光譜成像儀的望遠物鏡更換及對焦過程非常繁瑣,對焦準確性低,野外、實驗室數據采集過程需耗費大量時間進行對焦調整工作。
技術實現要素:
為解決傳統高光譜成像儀物鏡對焦過程繁瑣、對焦的不準確的問題。本發明提供了一種含有高光譜目視取景系統的高光譜成像儀,簡化了高光譜成像儀物鏡的對焦過程,提高了對焦的準確性,使高光譜成像儀的對焦清晰程度可以通過目鏡觀察,完成高光譜成像儀物鏡的對焦。
本發明解決上述問題的技術方案是:
一種可視化對焦高光譜成像儀,包括高光譜成像系統和高光譜目視取景系統;高光譜成像系統包括物鏡和沿光路依次設置在物鏡后方的狹縫、光譜儀系統、探測器;高光譜目視取景系統包括反射平板、對焦屏、會聚透鏡、五角棱鏡和目鏡;所述反射平板位置可調,反射平板設置在物鏡與狹縫之間的光路下方,對焦屏、會聚透鏡、五角棱鏡依次設置在成像光線經反射平板反射后的光路上,目鏡設置在五角棱鏡的入射光路或出射光路上;目鏡設置在五角棱鏡出射光路上時,會聚透鏡的光軸與五角棱鏡的入射邊垂直,目鏡的光軸與五角棱鏡的出射邊垂直;目鏡設置在五角棱鏡入射光路上時,目鏡和會聚透鏡的光軸與五角棱鏡入射邊垂直。物鏡的成像光線經反射平板反射后,由對焦屏接收,對焦屏的像經會聚透鏡、五角棱鏡和目鏡后,通過目鏡的出瞳觀察對焦屏上像的清晰程度,對物鏡進行前后調焦移動;高光譜成像儀對焦完成后,反射平板返回原始位置。
進一步地,高光譜目視取景系統還包括調整裝置,所述調整裝置包括調整電機和蝸輪蝸桿,調整電機與蝸桿連接,蝸輪與反射平板的一端連接,調整電機通過蝸輪蝸桿帶動反射平板旋轉。本發明通過調整裝置帶動反射平板旋轉,使對焦過程更為簡單化,此外,采用蝸輪蝸桿,使得調整裝置具有傳動平穩、具有結構緊湊、體積小、重量輕的優點。
進一步地,光譜儀系統為平面光柵光譜儀系統、凸面光柵光譜儀系統、凹面光柵光譜儀系統、棱鏡色散光譜儀系統或棱柵色散光譜儀系統中的一種。
進一步地,平面光柵光譜儀系統包括沿光路依次設置的準直物鏡、平面光柵和成像物鏡。
進一步地,凹面光柵光譜儀系統包括dyson棱鏡和凹面光柵。
進一步地,凸面光柵光譜儀系統包括兩個反射鏡和一個凸面光柵。
進一步地,物鏡為遠心或準遠心望遠物鏡。
本發明的優點為:
1.可視化對焦高光譜成像技術通過高光譜目視取景系統的結構,使高光譜成像儀在工作前可以完成物鏡的目視對焦,解決了高光譜成像儀野外、實驗室通過推掃圖像處理結果判斷對焦的不準確性以及繁瑣的對焦過程問題,簡化了高光譜成像儀物鏡對焦過程,提高了對焦的準確性,使高光譜成像儀實現快速可視化對焦。
2.高光譜成像儀的對焦清晰程度可以通過目視取景系統進行觀察,完成高光譜成像儀物鏡的對焦。
3.本發明調整裝置帶動反射平板旋轉,使對焦過程更為簡單化,此外,采用蝸輪蝸桿,使得調整裝置具有傳動平穩、具有結構緊湊、體積小、重量輕的優點。
附圖說明
圖1為本發明實施例可視化對焦高光譜成像儀工作原理圖;
圖2為本發明目鏡設置在五角棱鏡入射光路上時高光譜目視取景的系統示意圖;
圖3為本發明目鏡設置在五角棱鏡入射光路上時可視化對焦高光譜成像的系統示意圖。
附圖標記:11-望遠物鏡,12-狹縫,13-準直物鏡,14-平面光柵,15-成像物鏡,16-探測器;21-反射平板,22-對焦屏,23-會聚透鏡,24-五角棱鏡,25-目鏡。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明的內容作進一步的詳細描述:
如圖1所示,本發明的可視化對焦高光譜成像儀包括高光譜成像系統和高光譜目視取景系統;高光譜成像系統包括望遠物鏡11和沿光路依次設置在望遠物鏡11后方的狹縫12、光譜儀系統和探測器16;光譜儀系統包括沿光路依次設置的準直物鏡13、平面光柵14和成像物鏡15,狹縫12位于望遠物鏡11的像方焦面上,同時位于準直物鏡13的物方焦面上;探測器16位于成像物鏡15的像方焦面上。高光譜目視取景系統包括反射平板21、對焦屏22、會聚透鏡23、五角棱鏡24和目鏡25;所述反射平板位置可調,反射平板21設置在望遠物鏡11與狹縫12之間的光路下方,對焦屏22、會聚透鏡23、五角棱鏡24依次設置在成像光線經反射平板21反射后的光路上,對焦屏22位于經反射平板21反射后的望遠物鏡11焦面上,目鏡25根據五角棱鏡24的設置位置,可以放置在五角棱鏡24后方,即五角棱鏡出射光路上,也可以和會聚透鏡23一起放在五角棱鏡24下方,即五角棱鏡入射光路上。目鏡設置在五角棱鏡出射光路上時,目鏡光軸與五角棱鏡出射邊垂直;目鏡設置在五角棱鏡入射光路上時,光軸與五角棱鏡入射邊垂直。如圖2、圖3所示,目鏡設置在五角棱鏡入射光路中。
對焦時,由調整裝置調整反射平板21旋轉進入望遠物鏡11和狹縫12之間,與光軸成45度角。高光譜成像儀完成望遠物鏡11對焦后,通過調整裝置將反射平板21調整至平放狀態。調整裝置包括調整電機和蝸輪蝸桿,調整電機與蝸桿連接,蝸輪與反射平板的一端通過連接軸連接,調整電機通過蝸輪蝸桿帶動反射平板21旋轉。
圖1所示為平面光柵14光譜儀系統的自動對焦高光譜成像系統,光譜儀系統還可基于凹面光柵、凸面光柵、棱鏡、棱柵等色散方式,可以是offner凸面光柵光譜儀系統,可以是基于dysons結構的凹面光柵光譜儀系統等光柵色散光譜儀,也可以是棱鏡色散光譜儀系統和棱柵色散光譜儀系統。平面光柵光譜儀系統由準直物鏡13、平面光柵14和成像物鏡15組成;凹面光柵光譜儀系統包括dyson棱鏡和凹面光柵,凸面光柵光譜儀系統包括兩個反射鏡和一個凸面光柵。
高光譜成像儀對焦工作過程:高光譜成像儀望遠物鏡11對焦時,將反射平板21通過調整裝置調整至45°方向位置,望遠物鏡11的成像光線經反射平板21反射后,由對焦屏22接收,對焦屏22的像經會聚透鏡23進入五角棱鏡24,五角棱鏡24將對焦屏22的像折轉90度進入目鏡25。高光譜成像儀使用人員可通過目鏡的出瞳觀察對焦屏22上的像的清晰程度,可以觀測望遠系統實時對焦情況,對物鏡進行前后調焦移動。
對焦完成后,高光譜成像儀可以開始正常工作。望遠物鏡11收集的成像光線經狹縫12調制后,經準直物鏡13準直,由平面光柵14進行分光,經成像物鏡15會聚后進入探測器16,完成高光譜成像儀的圖譜探測功能。
本發明的保護范圍不限于本發明的具體實施方式,對于本技術領域的技術人員而言,在本發明的啟示下,能夠從本發明公開內容中直接導出聯想一些原理和結構相同的基本變形,或現有技術中常用公知技術的替代,以及特征相同的相互不同組合、相同或相似技術效果的技術特征簡單改換,都屬于本發明技術的保護范圍。