本發(fā)明涉及光學(xué)圖像處理儀器領(lǐng)域，具體涉及一種自動(dòng)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(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)法判斷物鏡對(duì)焦是否準(zhǔn)確。

為了判斷物鏡對(duì)焦是否準(zhǔn)確，色散高光譜成像儀需在推掃成像后，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)，調(diào)整物鏡位置，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，現(xiàn)有的色散高光譜成像儀的物鏡的對(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：

為解決現(xiàn)有的高光譜成像儀物鏡對(duì)焦過(guò)程繁瑣、對(duì)焦準(zhǔn)確性低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種含有自動(dòng)對(duì)焦系統(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，高光譜成像儀的對(duì)焦效果可以通過(guò)液晶顯示系統(tǒng)觀察，使自動(dòng)對(duì)焦效果可視化。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：

一種自動(dòng)對(duì)焦高光譜成像儀，包括高光譜成像系統(tǒng)和自動(dòng)對(duì)焦系統(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；自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)包括反射平板、對(duì)焦成像透鏡組、自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器、液晶顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊和驅(qū)動(dòng)裝置；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)焦成像透鏡組設(shè)置在成像光線經(jīng)反射平板反射后的光路上，對(duì)焦成像透鏡組的像面上安裝自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器，自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器分別與液晶顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊連接，數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)物鏡前后調(diào)焦移動(dòng)。物鏡收集的成像光線經(jīng)反射平板反射后，進(jìn)入對(duì)焦成像透鏡組，由自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器接收；自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器將接收到的圖像數(shù)據(jù)傳輸至液晶顯示系統(tǒng)，同時(shí)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)圖像清晰度進(jìn)行判別；數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊控制驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)物鏡前后調(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，自動(dòng)對(duì)焦系統(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)由數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊控制，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)整裝置自動(dòng)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)整裝置傳動(dòng)平穩(wěn)、具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。

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)心望遠(yuǎn)物鏡。

進(jìn)一步地，物鏡可自動(dòng)對(duì)焦，由驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)完成，驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

1.自動(dòng)對(duì)焦高光譜成像儀通過(guò)自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)，使高光譜成像系統(tǒng)在工作前可以完成物鏡的自動(dòng)對(duì)焦，解決了高光譜成像儀野外、實(shí)驗(yàn)室繁瑣的對(duì)焦過(guò)程以及對(duì)焦的不準(zhǔn)確性的問(wèn)題，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。

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

3.本發(fā)明調(diào)整裝置自動(dòng)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)整裝置傳動(dòng)平穩(wěn)、具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例自動(dòng)對(duì)焦高光譜成像儀工作原理圖。

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)焦成像透鏡組，23-自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器，24-液晶顯示系統(tǒng)，25-數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊，26-步進(jìn)電機(jī)。

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)明的自動(dòng)對(duì)焦高光譜成像儀包括高光譜成像系統(tǒng)和自動(dòng)對(duì)焦系統(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)、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。自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)位于望遠(yuǎn)物鏡11和狹縫12之間，包括反射平板21、對(duì)焦成像透鏡組22、自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器23、液晶顯示系統(tǒng)24、數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25和驅(qū)動(dòng)裝置；所述反射平板位置可調(diào)，反射平板21設(shè)置在物鏡與狹縫12之間的光路下方，對(duì)焦成像透鏡組22設(shè)置在成像光線經(jīng)反射平板21反射后的光路上，對(duì)焦成像透鏡組22的像面上安裝自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器23；自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器23分別與液晶顯示系統(tǒng)24、數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25連接，數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25控制驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)物鏡前后移動(dòng)調(diào)焦。物鏡的自動(dòng)對(duì)焦由驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)完成，驅(qū)動(dòng)裝置為步進(jìn)電機(jī)26。

自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)還包括調(diào)整裝置，調(diào)整裝置包括調(diào)整電機(jī)和蝸輪蝸桿，調(diào)整電機(jī)由數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25控制，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)。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，反射平板21與光軸成45度角，直至對(duì)焦成像透鏡組22的物面與反射平板21反射后的望遠(yuǎn)物鏡11焦面重合。

圖1所示為平面光柵光譜儀系統(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：將反射平板21通過(guò)調(diào)整裝置調(diào)整45°方向的位置，望遠(yuǎn)物鏡11收集的成像光線經(jīng)反射平板21反射后，進(jìn)入對(duì)焦成像透鏡組22，并由自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器23接收。自動(dòng)對(duì)焦探測(cè)器23接收到的圖像數(shù)據(jù)傳輸至液晶顯示系統(tǒng)24供使用者觀測(cè)，同時(shí)將圖像數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25，對(duì)圖像清晰度進(jìn)行判別，數(shù)據(jù)處理驅(qū)動(dòng)模塊25控制步進(jìn)電機(jī)26帶動(dòng)望遠(yuǎn)物鏡11移動(dòng)調(diào)焦，直至移動(dòng)至最佳焦面位置，完成自動(dòng)對(duì)焦，步進(jìn)電機(jī)26停止，高光譜成像儀對(duì)焦完成后，反射平板21通過(guò)調(diào)整裝置返回原始位置，原始位置即為平放狀態(tài)。

高光譜成像儀使用人員可通過(guò)液晶顯示系統(tǒng)24觀察對(duì)焦情況和最終的調(diào)焦效果。高光譜成像儀完成望遠(yuǎn)物鏡11對(duì)焦后，反射平板21轉(zhuǎn)回初始位置，光譜儀可以開(kāi)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)光譜儀系統(tǒng)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(kāi)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。