本發(fā)明涉及光學(xué)圖像處理儀器領(lǐng)域，具體涉及一種可視化對(duì)焦高光譜成像儀。

背景技術(shù)：

光譜成像技術(shù)可以同時(shí)獲取包含二維空間信息和一維光譜信息的三維數(shù)據(jù)立方體，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、礦物偵探、農(nóng)業(yè)遙感等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)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(cè)器接收，從而系統(tǒng)單次曝光無(wú)法獲取二維空間像，也無(wú)法判斷望遠(yuǎn)物鏡對(duì)焦是否準(zhǔn)確。

為了判斷物鏡對(duì)焦是否準(zhǔn)確，需推掃成像后，對(duì)圖像進(jìn)行處理，還原出二維空間像后，再根據(jù)空間像的清晰程度判斷物鏡是否離焦，若物鏡不在最佳對(duì)焦裝調(diào)，則需調(diào)整后，再次推掃采集數(shù)據(jù)，復(fù)原二維空間像，再次判斷，直至將物鏡調(diào)整至最佳對(duì)焦?fàn)顟B(tài)為止。因此，傳統(tǒng)色散高光譜成像儀的望遠(yuǎn)物鏡更換及對(duì)焦過(guò)程非常繁瑣，對(duì)焦準(zhǔn)確性低，野外、實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集過(guò)程需耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行對(duì)焦調(diào)整工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決傳統(tǒng)高光譜成像儀物鏡對(duì)焦過(guò)程繁瑣、對(duì)焦的不準(zhǔn)確的問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種含有高光譜目視取景系統(tǒng)的高光譜成像儀，簡(jiǎn)化了高光譜成像儀物鏡的對(duì)焦過(guò)程，提高了對(duì)焦的準(zhǔn)確性，使高光譜成像儀的對(duì)焦清晰程度可以通過(guò)目鏡觀察，完成高光譜成像儀物鏡的對(duì)焦。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：

一種可視化對(duì)焦高光譜成像儀，包括高光譜成像系統(tǒng)和高光譜目視取景系統(tǒng)；高光譜成像系統(tǒng)包括物鏡和沿光路依次設(shè)置在物鏡后方的狹縫、光譜儀系統(tǒng)、探測(cè)器；高光譜目視取景系統(tǒng)包括反射平板、對(duì)焦屏、會(huì)聚透鏡、五角棱鏡和目鏡；所述反射平板位置可調(diào)，反射平板設(shè)置在物鏡與狹縫之間的光路下方，對(duì)焦屏、會(huì)聚透鏡、五角棱鏡依次設(shè)置在成像光線經(jīng)反射平板反射后的光路上，目鏡設(shè)置在五角棱鏡的入射光路或出射光路上；目鏡設(shè)置在五角棱鏡出射光路上時(shí)，會(huì)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(shè)置在五角棱鏡入射光路上時(shí)，目鏡和會(huì)聚透鏡的光軸與五角棱鏡入射邊垂直。物鏡的成像光線經(jīng)反射平板反射后，由對(duì)焦屏接收，對(duì)焦屏的像經(jīng)會(huì)聚透鏡、五角棱鏡和目鏡后，通過(guò)目鏡的出瞳觀察對(duì)焦屏上像的清晰程度，對(duì)物鏡進(jìn)行前后調(diào)焦移動(dòng)；高光譜成像儀對(duì)焦完成后，反射平板返回原始位置。

進(jìn)一步地，高光譜目視取景系統(tǒng)還包括調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置包括調(diào)整電機(jī)和蝸輪蝸桿，調(diào)整電機(jī)與蝸桿連接，蝸輪與反射平板的一端連接,調(diào)整電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)反射平板旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明通過(guò)調(diào)整裝置帶動(dòng)反射平板旋轉(zhuǎn)，使對(duì)焦過(guò)程更為簡(jiǎn)單化，此外，采用蝸輪蝸桿，使得調(diào)整裝置具有傳動(dòng)平穩(wěn)、具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，光譜儀系統(tǒng)為平面光柵光譜儀系統(tǒng)、凸面光柵光譜儀系統(tǒng)、凹面光柵光譜儀系統(tǒng)、棱鏡色散光譜儀系統(tǒng)或棱柵色散光譜儀系統(tǒng)中的一種。

進(jìn)一步地，平面光柵光譜儀系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的準(zhǔn)直物鏡、平面光柵和成像物鏡。

進(jìn)一步地，凹面光柵光譜儀系統(tǒng)包括dyson棱鏡和凹面光柵。

進(jìn)一步地，凸面光柵光譜儀系統(tǒng)包括兩個(gè)反射鏡和一個(gè)凸面光柵。

進(jìn)一步地，物鏡為遠(yuǎn)心或準(zhǔn)遠(yuǎn)心望遠(yuǎn)物鏡。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

1.可視化對(duì)焦高光譜成像技術(shù)通過(guò)高光譜目視取景系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使高光譜成像儀在工作前可以完成物鏡的目視對(duì)焦，解決了高光譜成像儀野外、實(shí)驗(yàn)室通過(guò)推掃圖像處理結(jié)果判斷對(duì)焦的不準(zhǔn)確性以及繁瑣的對(duì)焦過(guò)程問(wèn)題，簡(jiǎn)化了高光譜成像儀物鏡對(duì)焦過(guò)程，提高了對(duì)焦的準(zhǔn)確性，使高光譜成像儀實(shí)現(xiàn)快速可視化對(duì)焦。

2.高光譜成像儀的對(duì)焦清晰程度可以通過(guò)目視取景系統(tǒng)進(jìn)行觀察，完成高光譜成像儀物鏡的對(duì)焦。

3.本發(fā)明調(diào)整裝置帶動(dòng)反射平板旋轉(zhuǎn)，使對(duì)焦過(guò)程更為簡(jiǎn)單化，此外，采用蝸輪蝸桿，使得調(diào)整裝置具有傳動(dòng)平穩(wěn)、具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例可視化對(duì)焦高光譜成像儀工作原理圖；

圖2為本發(fā)明目鏡設(shè)置在五角棱鏡入射光路上時(shí)高光譜目視取景的系統(tǒng)示意圖；

圖3為本發(fā)明目鏡設(shè)置在五角棱鏡入射光路上時(shí)可視化對(duì)焦高光譜成像的系統(tǒng)示意圖。

附圖標(biāo)記：11-望遠(yuǎn)物鏡，12-狹縫，13-準(zhǔn)直物鏡，14-平面光柵，15-成像物鏡，16-探測(cè)器；21-反射平板，22-對(duì)焦屏，23-會(huì)聚透鏡，24-五角棱鏡，25-目鏡。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示，本發(fā)明的可視化對(duì)焦高光譜成像儀包括高光譜成像系統(tǒng)和高光譜目視取景系統(tǒng)；高光譜成像系統(tǒng)包括望遠(yuǎn)物鏡11和沿光路依次設(shè)置在望遠(yuǎn)物鏡11后方的狹縫12、光譜儀系統(tǒng)和探測(cè)器16；光譜儀系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的準(zhǔn)直物鏡13、平面光柵14和成像物鏡15，狹縫12位于望遠(yuǎn)物鏡11的像方焦面上，同時(shí)位于準(zhǔn)直物鏡13的物方焦面上；探測(cè)器16位于成像物鏡15的像方焦面上。高光譜目視取景系統(tǒng)包括反射平板21、對(duì)焦屏22、會(huì)聚透鏡23、五角棱鏡24和目鏡25；所述反射平板位置可調(diào)，反射平板21設(shè)置在望遠(yuǎn)物鏡11與狹縫12之間的光路下方，對(duì)焦屏22、會(huì)聚透鏡23、五角棱鏡24依次設(shè)置在成像光線經(jīng)反射平板21反射后的光路上，對(duì)焦屏22位于經(jīng)反射平板21反射后的望遠(yuǎn)物鏡11焦面上，目鏡25根據(jù)五角棱鏡24的設(shè)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(huì)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(shè)置在五角棱鏡出射光路上時(shí)，目鏡光軸與五角棱鏡出射邊垂直；目鏡設(shè)置在五角棱鏡入射光路上時(shí)，光軸與五角棱鏡入射邊垂直。如圖2、圖3所示，目鏡設(shè)置在五角棱鏡入射光路中。

對(duì)焦時(shí)，由調(diào)整裝置調(diào)整反射平板21旋轉(zhuǎn)進(jìn)入望遠(yuǎn)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(yuǎn)物鏡11對(duì)焦后，通過(guò)調(diào)整裝置將反射平板21調(diào)整至平放狀態(tài)。調(diào)整裝置包括調(diào)整電機(jī)和蝸輪蝸桿，調(diào)整電機(jī)與蝸桿連接，蝸輪與反射平板的一端通過(guò)連接軸連接，調(diào)整電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)反射平板21旋轉(zhuǎn)。

圖1所示為平面光柵14光譜儀系統(tǒng)的自動(dòng)對(duì)焦高光譜成像系統(tǒng)，光譜儀系統(tǒng)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(tǒng)，可以是基于dysons結(jié)構(gòu)的凹面光柵光譜儀系統(tǒng)等光柵色散光譜儀，也可以是棱鏡色散光譜儀系統(tǒng)和棱柵色散光譜儀系統(tǒng)。平面光柵光譜儀系統(tǒng)由準(zhǔn)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(tǒng)包括dyson棱鏡和凹面光柵，凸面光柵光譜儀系統(tǒng)包括兩個(gè)反射鏡和一個(gè)凸面光柵。

高光譜成像儀對(duì)焦工作過(guò)程：高光譜成像儀望遠(yuǎn)物鏡11對(duì)焦時(shí)，將反射平板21通過(guò)調(diào)整裝置調(diào)整至45°方向位置，望遠(yuǎn)物鏡11的成像光線經(jīng)反射平板21反射后，由對(duì)焦屏22接收，對(duì)焦屏22的像經(jīng)會(huì)聚透鏡23進(jìn)入五角棱鏡24，五角棱鏡24將對(duì)焦屏22的像折轉(zhuǎn)90度進(jìn)入目鏡25。高光譜成像儀使用人員可通過(guò)目鏡的出瞳觀察對(duì)焦屏22上的像的清晰程度，可以觀測(cè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)焦情況，對(duì)物鏡進(jìn)行前后調(diào)焦移動(dòng)。

對(duì)焦完成后，高光譜成像儀可以開始正常工作。望遠(yuǎn)物鏡11收集的成像光線經(jīng)狹縫12調(diào)制后，經(jīng)準(zhǔn)直物鏡13準(zhǔn)直，由平面光柵14進(jìn)行分光，經(jīng)成像物鏡15會(huì)聚后進(jìn)入探測(cè)器16，完成高光譜成像儀的圖譜探測(cè)功能。

本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于本發(fā)明的具體實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明的啟示下，能夠從本發(fā)明公開內(nèi)容中直接導(dǎo)出聯(lián)想一些原理和結(jié)構(gòu)相同的基本變形，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以及特征相同的相互不同組合、相同或相似技術(shù)效果的技術(shù)特征簡(jiǎn)單改換，都屬于本發(fā)明技術(shù)的保護(hù)范圍。