一种便携式的简易成像光谱系统的制作方法

本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种便携式的简易成像光谱系统。

背景技术：

我们的生活中可接触到大量的图像信息。随着科学技术的发展，图像采集的电子设备在生活中已经广泛应用。目前，绝大多数使用的图像采集设备，只能获得红绿蓝三色信息。因此，当前的图像采集设备，通常只能获得物体图像的轮廓信息。

总所周知，由于物体内部的化学成分不同，其反映出来的吸收光谱、发射光谱或者吸收光谱，均有所差异。因此，如果我们可以在获取物体图像轮廓信息的基础上，获取相应的光谱信息，就能准确的判断物体的内在性质。这种既能获得图像轮廓信息，又能获取光谱信息的设备，被称为成像光谱系统。

传统的成像光谱系统通常是专业精密的科学设备，往往只在实验室中得到使用。随着人们生活水平的不断提高，在生活中使用成像光谱系统成为了当前的一个研究热点。利用成像光谱仪，人们可以判断水果的成熟度，肉制品的脂肪含量或者牛奶的新鲜程度。

本实用新型，利用简易的光学元件与相应的固定件，构造了一个便携式的成像光谱系统，该系统可以连接到单镜头反光式取景照相机、智能手机相机中，将民用的拍照设备改装为成像光谱仪。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种便携式的简易成像光谱系统，可将民用的拍照设备改装为成像光谱仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型包括成像镜头、狭缝、透镜组、光楔、光栅五种光学元件以及光学固定件组成；物体的图像经过成像镜头后，成像于狭缝 位置。像面光经过狭缝后，由透镜准直，依次经过光楔-光栅-光楔模块，再由另一个透镜组聚焦于感光芯片处。该成像光谱仪的光学元件均为圆柱形，可非常方便的安装到圆柱形的光学套管中，并使用螺纹卡环固定。系统的结构小巧，装配简易。

所述的成像镜头，是传统的拍照设备中的镜头，由成像光学透镜组、安装螺丝组成。成像光学透镜组实现光学成像功能，安装螺丝用于将成像镜头与光学紧固件连接。

所述的狭缝，是一个圆柱形的金属光学元件，中间有长方形的开口，长度定义为w，宽度定义为h，w/h>>1。

所述的狭缝，其空间位置，与成像镜头的成像面的位置重合。

所述的透镜组，是传统的光学透镜，用于准直狭缝出射的光，也可用于将准直光聚焦到感光芯片处。

所述的透镜组，用于准直狭缝出射的光，需要安装在狭缝的后面，与狭缝的间距等于透镜的焦距。

所述的透镜组，用于将准直光聚焦到感光芯片，需要安装在感光芯片的前面，与感光芯片的间距等于透镜的焦距。

所述的光楔，是一种光学棱镜，其俯视图呈圆形，侧视图呈直角梯形，用于偏折入射光线。

所述的光栅，是一种衍射光学元件，其结构呈圆柱形，入射光经过光栅后，不同波长的光具有不同的偏折角度。

所述的光栅，其前后两侧都需要安装一个光楔，用于偏折光线，使得衍射光能准确的聚焦到感光芯片位置。其中，光楔的直角边靠近光栅一侧。

所述的光学固定件，是用于将上述光学元件固定为一体化设备的固定装置，主要包括元件套管、螺纹卡环以及楔形环。

所述的元件套管，是一个长条状的圆柱体，内部有内螺纹。上述的光学元件，均可以安装到光学套管中。其中，成像镜头可直接通过安装螺丝于元件套管的内螺纹相连，实现成像镜头的固定。

所述的楔形环，是一种与光楔在结构上完全相同的固定元件，可 使用塑料加工而成。内部开孔，将一个光楔与楔形环固定在一起，其结构外型呈现圆柱形，便于安装到元件套管中，并由螺纹卡环固定。

所述的螺纹卡环，是带外螺纹的圆环，可安装于元件套管内部，利用螺纹的旋转，停留在任意位置。上述狭缝、透镜组、光楔、光栅四种光学元件，均可以安装在元件套管中，并将螺纹卡环安装到光学元件的两侧，实现上述四种光学元件的固定。

本实用新型的有益效果。

通过本实用新型的结构设置，可以将成像光谱系统的所有元件组合为一体化设备，并且该设备结构小巧，便于携带，可以与单镜头反光式取景照相机、智能手机相机中，将民用的拍照设备改装为成像光谱仪。通过该实用新型展示的系统，人们可以在生活中获得光谱图像。

附图说明

图1为便携式简易成像光谱系统的结构平视示意图。

图2为便携式简易成像光谱系统的结构俯视示意图。

图3为狭缝示意图。

图4为光楔示意图。

图5为光栅示意图。

图6为楔形环示意图。

图7为螺纹卡环示意图。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

实施例

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，一种便携式的简易成像光谱系统，包括成像镜头1、狭缝2、透镜组3、光楔4、光栅5以及光学固定件；物体的 图像经过成像镜头1后，成像于狭缝2位置。像面光经过狭缝2后，由图中右边的透镜组3准直，依次经过右边的光楔4，光栅5，左边的光楔4模块，再由左边的透镜组3聚焦于感光芯片10处。该成像光谱仪的光学元件(成像镜头1、狭缝2、透镜组3、光楔4、光栅5)均为圆柱形，可非常方便的安装到圆柱形的光学套管11中，并使用螺纹卡环7固定。系统的结构小巧，装配简易。

所述的成像镜头，是传统的拍照设备中的镜头，由成像光学透镜组8、安装螺丝9组成。成像光学透镜组8用于实现光学成像功能，安装螺丝9用于将成像镜头与光学套管11连接。

如图3所示，所述的狭缝3，是一个圆柱形的金属光学元件，中间有长方形的开口，长度定义为w，宽度定义为h，w/h>>1。

所述的狭缝3，其空间位置与成像镜头1的成像面的位置重合。

所述的透镜组3，是传统的光学透镜，用于准直狭缝2出射的光，也可用于将准直光聚焦到感光芯片10处。

如图1和图2所示，所述的右边透镜组3，用于准直狭缝2出射的光，需要安装在狭缝2的左侧，与狭缝的间距等于透镜的焦距。

如图1和图2所示，所述的左边透镜组3，用于将准直光聚焦到感光芯片10，需要安装在感光芯片的右侧，与感光芯片的间距等于透镜的焦距。

如图4所示，所述的光楔4，是一种光学棱镜，其俯视图呈圆形，侧视图呈直角梯形，用于偏折入射光线。

如图5所示，所述的光栅5，是一种衍射光学元件，其结构呈圆柱形，入射光经过光栅5后，不同波长的光具有不同的偏折角度。

如图1所示，所述的光栅5，其前后两侧都需要安装一个光楔4，用于偏折光线，使得衍射光能准确的聚焦到感光芯片位置。其中，光楔的直角边靠近光栅一侧。

所述的光学固定件，是用于将上述光学元件固定为一体化设备的固定装置，主要包括元件套管11、螺纹卡环7以及楔形环6。

如图1和图2所示，所述的元件套管是一个长条状的圆柱体，内 部有内螺纹。上述的光学元件，均可以安装到光学套管中。其中，成像镜头1可直接通过安装螺丝9与元件套管11的内螺纹相连，实现成像镜头1的固定。

如图6所示，所述的楔形环6，是一种与光楔在结构上完全相同的固定元件，可使用塑料加工而成，内部开孔，使得光线可以通过。

如图1所示，一个光楔4与楔形环6固定在一起，其结构外型呈现圆柱形，便于安装到元件套管中，并由螺纹卡环7固定。

如图7所示，所述的螺纹卡环7，是带外螺纹的圆环，可在安装于元件套管内部，利用螺纹的旋转，停留在任意位置。上述狭缝2、透镜组3、光楔4、光栅5四种光学元件，均可以安装在元件套管11中，并将螺纹卡环7安装到光学元件的两侧，实现上述四种光学元件的固定。