一種自動對焦高光譜成像儀的制作方法

本發明涉及光學圖像處理儀器領域，具體涉及一種自動對焦高光譜成像儀。

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。但色散高光譜成像儀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，也無法判斷物鏡對焦是否準確。

為了判斷物鏡對焦是否準確，色散高光譜成像儀需在推掃成像后，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，調整物鏡位置，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，現有的色散高光譜成像儀的物鏡的對焦過程非常繁瑣，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：

為解決現有的高光譜成像儀物鏡對焦過程繁瑣、對焦準確性低的問題，本發明提供了一種含有自動對焦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，高光譜成像儀的對焦效果可以通過液晶顯示系統觀察，使自動對焦效果可視化。

本發明解決上述問題的技術方案是：

一種自動對焦高光譜成像儀，包括高光譜成像系統和自動對焦系統；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；自動對焦系統包括反射平板、對焦成像透鏡組、自動對焦探測器、液晶顯示系統、數據處理驅動模塊和驅動裝置；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，對焦成像透鏡組設置在成像光線經反射平板反射后的光路上，對焦成像透鏡組的像面上安裝自動對焦探測器，自動對焦探測器分別與液晶顯示系統、數據處理驅動模塊連接，數據處理驅動模塊控制驅動裝置，驅動裝置帶動物鏡前后調焦移動。物鏡收集的成像光線經反射平板反射后，進入對焦成像透鏡組，由自動對焦探測器接收；自動對焦探測器將接收到的圖像數據傳輸至液晶顯示系統，同時將圖像數據傳輸至數據處理驅動模塊，對圖像清晰度進行判別；數據處理驅動模塊控制驅動裝置，驅動裝置帶動物鏡前后調焦移動；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，自動對焦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，調整電機由數據處理驅動模塊控制，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自動帶動反射平板旋轉，使對焦過程更為簡單化，此外，采用蝸輪蝸桿，使得調整裝置傳動平穩、具有結構緊湊、體積小、重量輕。

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，物鏡為遠心望遠物鏡。

進一步地，物鏡可自動對焦，由驅動裝置自動完成，驅動裝置為步進電機。

本發明的優點為：

1.自動對焦高光譜成像儀通過自動對焦系統，使高光譜成像系統在工作前可以完成物鏡的自動對焦，解決了高光譜成像儀野外、實驗室繁瑣的對焦過程以及對焦的不準確性的問題，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。

2.高光譜成像儀的對焦效果可以通過液晶顯示系統觀察，完成高光譜成像儀物鏡對焦效果的可視化。

3.本發明調整裝置自動帶動反射平板旋轉，使對焦過程更為簡單化，此外，采用蝸輪蝸桿，使得調整裝置傳動平穩、具有結構緊湊、體積小、重量輕。

附圖說明

圖1為本發明實施例自動對焦高光譜成像儀工作原理圖。

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-對焦成像透鏡組，23-自動對焦探測器，24-液晶顯示系統，25-數據處理驅動模塊，26-步進電機。

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，本發明的自動對焦高光譜成像儀包括高光譜成像系統和自動對焦系統；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、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。自動對焦系統位于望遠物鏡11和狹縫12之間，包括反射平板21、對焦成像透鏡組22、自動對焦探測器23、液晶顯示系統24、數據處理驅動模塊25和驅動裝置；所述反射平板位置可調，反射平板21設置在物鏡與狹縫12之間的光路下方，對焦成像透鏡組22設置在成像光線經反射平板21反射后的光路上，對焦成像透鏡組22的像面上安裝自動對焦探測器23；自動對焦探測器23分別與液晶顯示系統24、數據處理驅動模塊25連接，數據處理驅動模塊25控制驅動裝置，驅動裝置帶動物鏡前后移動調焦。物鏡的自動對焦由驅動裝置自動完成，驅動裝置為步進電機26。

自動對焦系統還包括調整裝置，調整裝置包括調整電機和蝸輪蝸桿，調整電機由數據處理驅動模塊25控制，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。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，反射平板21與光軸成45度角，直至對焦成像透鏡組22的物面與反射平板21反射后的望遠物鏡11焦面重合。

圖1所示為平面光柵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：將反射平板21通過調整裝置調整45°方向的位置，望遠物鏡11收集的成像光線經反射平板21反射后，進入對焦成像透鏡組22，并由自動對焦探測器23接收。自動對焦探測器23接收到的圖像數據傳輸至液晶顯示系統24供使用者觀測，同時將圖像數據傳輸至數據處理驅動模塊25，對圖像清晰度進行判別，數據處理驅動模塊25控制步進電機26帶動望遠物鏡11移動調焦，直至移動至最佳焦面位置，完成自動對焦，步進電機26停止，高光譜成像儀對焦完成后，反射平板21通過調整裝置返回原始位置，原始位置即為平放狀態。

高光譜成像儀使用人員可通過液晶顯示系統24觀察對焦情況和最終的調焦效果。高光譜成像儀完成望遠物鏡11對焦后，反射平板21轉回初始位置，光譜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，經光譜儀系統后進入探測器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。